《面向近空間飛行器多功能超輕質結構設計最佳化理論》是依託大連理工大學,由程耿東擔任項目負責人的重大研究計畫。
基本介紹
- 中文名：面向近空間飛行器多功能超輕質結構設計最佳化理論
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：重大研究計畫
- 項目負責人：程耿東
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以近空間飛行器輕量化設計為目標，採取結構/材料一體化設計和多功能協同設計的途徑，研究實現這一目標和途徑的結構最佳化理論和方法，獲得若干典型的結構/材料設計新構型；研究建立集結構拓撲、形狀、尺寸最佳化和材料選擇於一體、考慮設計相關荷載作用、複雜邊界形狀和複雜設計區域和受幾何空間約束的精細結構最佳化理論和方法，以適應近空間飛行器整體結構等設計的需求；研究建立具有承載能力和吸能、防熱/傳熱和特殊物理波傳播特性的多功能超輕結構/材料新構型一體化設計的理論模型和高效算法，並且基於仿生的層級結構，發展層級結構的最佳化設計理論和方法；研究超輕質多功能材料的性能表征方法，探討輕質材料的製造工藝與試驗技術。探討不同尺度參數並存的分析模型和最佳化模型的建模、敏度分析和最佳化求解，建立材料性能預測、結構分析、敏度計算和最佳化問題求解等多尺度算法，開拓和發展多尺度設計最佳化這一新的研究方向。
結題摘要
研究了近空間飛行器輕質結構與材料創新構型設計的最佳化理論和方法。以多層級結構的多尺度並發最佳化和多功能協同最佳化為主要減重手段，針對若干典型“整體結構”與“組合結構”部件，研究建立了結構剛度、強度、穩定性、動力基頻、阻尼減振、防隔熱、抗缺陷和特殊物理波傳播等性能的精細結構最佳化理論和方法，研究了若干超輕質多功能材料的性能表征方法，探討了輕質材料的製造工藝與試驗技術，對分析理論和設計方法給予了驗證。以結構拓撲最佳化和仿生啟發為主要技術手段，針對具有複雜結構形式、邊界和載荷條件的多幾何尺度參數並存的飛行器結構，提出並建立了若干多尺度分析技術與減縮模型，深化了以多孔各向異性材料人工密度法為代表的多層級結構最佳化設計的理論框架，建立了相應的若干新型高效算法。基於以上成果完成了數項工程套用。獲得國家教育部自然科學1等獎；發表國際期刊、國核心心期刊以及國際會議論文148 篇。
