【摘 要】
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针对热传导拓扑优化设计过程中设计相关热载荷问题，以结构散热弱度为目标函数，体积分数为约束条件，构建多相材料散热结构拓扑优化数学模型。采用一种基于变密度理论的有序固体各
【机 构】
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青岛大学电动汽车智能化动力集成技术国家地方联合工程研究中心; 青岛大学机电工程学院;
【基金项目】
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国家自然科学基金资助项目(51705268);山东省自然科学基金资助项目(ZR2016EEB20);中国博士后科学基金面上资助项目(2017M612191)
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针对热传导拓扑优化设计过程中设计相关热载荷问题，以结构散热弱度为目标函数，体积分数为约束条件，构建多相材料散热结构拓扑优化数学模型。采用一种基于变密度理论的有序固体各向同性微结构材料惩罚模型法(Ordered-solid isotropic microstructures with penalization, Ordered-SIMP)构建多相材料插值模型，分别进行设计相关热载荷与设计独立热载荷作用下的灵敏度分析，借助优化准则法推导设计变量的迭代格式，引入PDE过滤方法抑制优化过程中出现的数值不稳定问题。通过2D与3D数值模型计算，获得考虑设计相关热载荷、设计独立热载荷以及耦合设计独立/相关热载荷在不同边界条件下对拓扑优化结果的影响规律。结果表明，所提方法在解决设计相关热载荷作用下散热结构多相材料拓扑优化设计问题具有良好的有效性与可行性。
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