科创中国

提供了一种基于代理模型的多尺度拓扑优化方法， 其特征在于，对待处理对象的宏观结构进行网格划分，使得该宏观结构被划分为多个宏观 单元，对每个所述宏观单元赋予初始等效密度值，设定多种原型微结构的初始构型和初始 等效密度，根据每个所述宏观单元的初始等效密度值进行聚类，以此确定每个所述宏观单 元对应的所述原型微观结构，采用基于参数化水平集的拓扑优化方法优化每个所述原型微 结构的初始构型，以此获得每个所述原型微结构的最优拓扑结构构型。

本发明属于结构优化设计技术领域，并公开了一种基于代理模型的多尺度拓扑优化方法。包括下列步骤：(1)采用基于参数化水平集的拓扑优化方法优化得到多种原型微结构的最优拓扑构型；(2)对优化后的原型微结构的水平集函数进行插值，以此获得非均匀微观结构的等效属性，随后将这些非均匀的微观结构当作样本点构建预测模型以预测宏观结构域内所有宏观单元的等效属性；(3)采用变厚度法优化宏观结构域内的材料分布，使宏观结构的性能最优。通过本发明，实现宏观结构几何、逐点不同的宏观单元构型及其在宏观结构域内位置的联合优化，以较少的计算成本，最大限度地发挥材料潜力，节约了耗材，降低了成本。

多尺度结构是一种典型的多孔结构，具有高比刚度、高比强度、吸能、热绝缘等优 异的力学性能，广泛应用于航空航天、汽车工业、通信电子等相关结构设计领域。多尺度拓 扑优化设计是新型的数字化结构设计方式，能充分发掘宏微观两个尺度上的设计潜能，以 最少的材料用量或者最低的成本实现结构的最佳性能。

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2.0，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。

1、本发明提供的方法采用了形状插值技术，与现有的技术相比，保证宏观结构域 内所有宏观单元较好的连接性，采用Kriging模型预测宏观结构域内的所有宏观单元等效 属性，计算成本低廉；

2、本发明提供的方法优化后的宏观结构由逐点变化的宏观单元组成，极大增加了 优化设计的可行空间，同时由于了采用多种原型微结构，更进一步的扩大了该优势；

 3、本发明提供的方法，实现了宏观结构几何、逐点不同的宏观单元构型及其在宏 观结构域内位置的联合优化，本发明相较于传统的多尺度设计，不仅大大减少了计算成本， 也极大的扩展了多尺度设计空间，大幅提升了结构性能。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。