【摘 要】
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利用子结构自由度的缩减实现结构宏微观的一体化设计，需要预先建立不同子结构构型的样本。宏观结构优化时只能在预定的微观构型中插值，限制了结构宏微观的优化空间。结合子结构自由度缩减与反求理论，针对周期性结构的设计提出了结构的宏微观协同设计方法。利用固体各向同性材料惩罚（SIMP）方法和子结构方法，构建了基于子结构的周期性结构宏微观协同设计框架；分析了宏观结构与微观周期性单胞的材料体积变化关联关系，并给出
【机 构】
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武汉纺织大学数字化纺织装备湖北省重点实验室
【基金项目】
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国家自然科学基金（51875220）； 湖北省教育厅科学技术研究项目（D20221701）；
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利用子结构自由度的缩减实现结构宏微观的一体化设计，需要预先建立不同子结构构型的样本。宏观结构优化时只能在预定的微观构型中插值，限制了结构宏微观的优化空间。结合子结构自由度缩减与反求理论，针对周期性结构的设计提出了结构的宏微观协同设计方法。利用固体各向同性材料惩罚（SIMP）方法和子结构方法，构建了基于子结构的周期性结构宏微观协同设计框架；分析了宏观结构与微观周期性单胞的材料体积变化关联关系，并给出了两个尺度上的惩罚因子、变量过滤半径等优化参数的匹配。在此基础上，结合传统的结构柔度最小优化模型，计算了设计变量在宏观结构、微观周期性结构的灵敏度值，实现了宏微结构的协同设计。通过悬臂梁结构的设计，验证了所提方法的有效性。
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