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一种考虑多组件布局的多相材料拓扑优化设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： (1)采用两套设计变量构造多组件形状和不同材料相的基体结构，其中，采用扩展系数插指隐式水平集函数构建不同材料相的基体结构，同时采用位置坐标和方向角度几何参数建立显式水平集函数，并采用显式水平集函数分别构造各个组件形状；接着，采用max函数将所有组件的水平集函数集成到一个水平集函数中，以得到集成有所有组件的多组件水平集函数； (2)基于彩色水平集多相理论和多组件水平集函数构造基体材料、多组件及空洞的材料相，并通过组件和基体的水平集函数的不同组合得到不同材料相的拓扑模型；接着，基于Heaviside函数获得不同材料相连续变化的单元密度；

本发明属于多相材料拓扑优化设计相关技术领域，其公开了一种考虑多组件布局的多相材料拓扑优化设计方法，该方法用显式水平集函数及隐式水平集函数分别构造多组件形状及基体结构；通过彩色水平集多相材料理论和显式水平集函数得到多个材料以及多组件的拓扑表达，基于Heaviside函数得到单元密度；接着用材料插值方案将不同相材料的弹性模量与多组件的弹性模量插值得到等效弹性模量；其次，基于参数化水平集拓扑优化方法和彩色水平集多相材料理论建立考虑多组件布局的多相材料拓扑优化设计模型，实现多组件布局与多相材料基体的并行优化设计及多相材料中多组件集成系统结构整体性能达到最优。本发明实现了考虑多组件布局的多相材料拓扑优化设计。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划***，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

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