负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计

发布时间：2017-06-02 15:05

  本文关键词：负泊松比负热膨胀超材料微结构拓扑优化设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：提出一种拓扑优化设计方法,用于设计同时具有负泊松比和负热膨胀系数的超材料.超材料是人工设计的复合材料,由微米或纳米结构的周期性阵列组成,并具有天然材料难以具备的超常物理性质.基于拓扑优化理论,建立了一个表示多材料微观结构的多相边界的水平集模型,并采用数值均匀化方法来计算微观结构的等效性能,然后通过参数化水平集优化方法实现边界形状的演变和拓扑结构的设计.通过两个数值算例,给出超材料微结构材料分布的优化结果,证明了设计方法的可行性,为实现具备特殊性能的人工材料设计提供了一套系统的设计方法.
【作者单位】： 华南农业大学工程学院;
【关键词】： 超材料 拓扑优化 水平集方法 负泊松比 负热膨胀
【基金】：广东省农产品冷链物流装备工程技术研究中心建设项目(2016B090920092) 华南农业大学高水平青年科技人才培育基金项目(216262)
【分类号】：TB33
【正文快照】： 人类一直感兴趣于寻找具有优越性能的材料和设计具有特殊属性的新材料[1-4].近年来,超材料这一人造复合材料,以其非常规的性质和普遍的应用性,正受到大量研究者的关注[5-9].超材料由于周期性的排列和特殊设计的微米和纳米结构获得其超常的性能,而不是由于其组成成分.换而言之,

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