学术动态

报告一：

报告题目：应力约束下的独立连续映射方法

报告人：龙凯副教授

报告人简介：龙凯，现任华北电力大学可再生能源学院副教授，硕士生导师。博士与博士后均毕业于北京理工大学机械与车辆工程学院，分别从事动力机械及工程和车辆工程研究。澳大利亚墨尔本皇家理工大学访问学者。主要研究领域风力机组结构仿真分析与优化设计，连续体结构优化理论方法，材料微结构优化设计。主持国家自然科学基金一项，先后承担纵向项目10项，横向项目7项，发表科研论文70多篇，其中SCI索引15篇，EI索引50篇，发明专利3项。

报告摘要:目前的应力约束拓扑优化方法与求解方法。推导了包络应力下的敏度，遵循倒变量建模方式，建立了谐响应下的应力约束二次规划，并采用序列二次规划法求解。通过数值算例考察了激振频率、阻尼等因素对优化结果的影响。验证了提出方法的可行性。

报告二：

报告题目：考虑模式重复与对称约束的参数化水平集的拓扑优化方法研究

报告人：魏鹏副教授

报告人简介：魏鹏，华南理工大学土木与交通学院副教授，硕士生导师，为亚热带建筑科学国家重点实验室在册人员。本科与硕士毕业于大连理工大学工程力学系，博士毕业于香港中文大学机械与自动化工程学系。美国伊里诺伊大学厄巴纳香槟分校(UIUC)土木与环境工程系国家公派访问学者。主要研究领域为计算力学，长期从事结构拓扑优化、有限元方法及3D打印相关方向研究。主持国家自然科学基金两项，发表学术论文50余篇。

报告摘要:结构拓扑优化是近三十年来快速发展的热门研究领域。借助于拓扑优化手段，人们可以在满足功能需求的前提下获得性能更为优良的结构形式。基于参数化水平集的拓扑优化方法近年来逐渐引起学者关注，其特点是改变了传统水平集方法基于Hamilton-Jacobi方程的求解方式，突破了传统水平集方法的诸多限制。本次报告将简单介绍结构拓扑优化领域的参数化水平集方法，并结合建筑结构的形态创新设计为背景，介绍如何在参数化水平集方法中引入模式重复与对称约束，从而实现带有重复性结构设计特性的拓扑优化方法。

报告三：

报告题目：面向壳体填充复合结构的渐进式拓扑优化设计

报告人：夏凉副教授

报告人简介：夏凉，华中科技大学，机械科学与工程学院，副教授，博士生导师。博士毕业于法国贡比涅技术大学；其后，分别于法国国家科研中心（CNRS）Roberval力学实验室和多尺度模拟与仿真实验室从事博士后研究。主要开展基于拓扑优化的数字化设计方法与技术研究；结合3D打印制造工艺，开展先进材料与结构设计研究；服务国家高端制造装备、航空航天、舰船等重大工程应用需求。出版英文专著1部，发表SCI检索论文37篇（一作/通讯21篇），入选ESI高被引/热点论文6篇，SCI他引900余次。主持国家自然基金青年和面上项目各1项，装备预研中国航发联合基金1项，参与国家自然基金重大项目1项；与此同时，面向重大工程需求，承担某大展弦比太阳能无人机全机结构方案设计在内的多个应用研究项目。荣获法国计算结构力学协会（CSMA）年度最佳博士论文奖，欧洲应用科学计算方法协会（ECCOMAS）年度最佳博士论文提名奖，华中科技大学“学术新人奖”。

报告摘要:壳体填充复合结构由外部包覆壳体和内部填充多孔结构两部分构成，具有稳定的结构性能、材料用量低、热翘曲不敏感等优点，近年来在增材制造领域中得到广泛应用。拓扑优化作为一种创新性的设计方法，具有着设计自由度大、效率高等优点，其中，双向渐进结构优化法简单高效，受到不少研究学者及工程技术人员的青睐。本工作面向壳体填充复合结构，基于该方法提出一种可灵活调控填充结构几何构型的渐进式设计方法，具体包含两个串行的设计步：1）假设结构的内部填充为性能较弱的均质材料，通过开展多材料（空/弱填充/强壳体）结构设计，得到含表层强化壳体的整体结构构型；2）进一步地通过约束最大结构尺寸实现对填充结构几何构型的精细化设计和灵活调控。通过典型简支梁算例的优化设计构型显示，在不同的最大尺寸约束下，本设计方法均可优化生成刚度较好的壳体填充结构，且优化过程的中间迭代构型始终满足最大尺寸约束。根据设计方案，开展了三维几何模型重构、光敏树脂增材制造、以及性能测试。三点弯曲实验测试结果表明，与传统的均匀方形晶格填充结构相比，该方法所设计的壳体填充复合结构的刚度及强度性能较佳，同时鲁棒性得到显著提高。

报告四：

报告题目：动载荷下组件结构系统的整体优化设计

报告人：刘涛博士

报告人简介：刘涛2015级直博生，导师朱继宏教授，主要从事结构动力学拓扑优化设计和增材制造相关的研究工作。

报告摘要：组件结构拓扑布局整体优化设计是是实现航空航天器结构系统的紧凑化、一体化和轻量化设计的重要技术手段。随着科学技术的飞速发展，结构设计向着精密、高效、轻量化和多功方向发展，结构系统动力学特性已成为决定航空航天器性能的关键因素。本文旨在通过整体优化组件位置布局和支撑结构拓扑构型，实现降低组件结构系统关键部位动力学响应的目的。为此，本文首先基于MPC技术，建立了组件结构系统的有限元模型，并且探究了动力学环境中MPC的连接属性，证明了MPC连接技术能够考虑组件质量、刚度和阻尼属性，确保了有限元模型的有效性。然后，采用模态加速度法、大质量法和虚拟激励法，系统地研究了力激励和加速度激励，以及简谐载荷和随机载荷下的组件结构系统整体优化设计问题。数值和试验结果表明，整体优化设计方法能够有效降低组件结构系统关键部位的动力学响应，提高系统动力学特性。

报告五：

报告题目：基于缩减模型的大规模应力约束拓扑优化研究

报告人：肖曼玉副教授

报告人简介：肖曼玉，西北工业大学数学与统计学院副教授、硕士生导师。法国贡比涅技术大学博士、博士后。主要从事结构拓扑优化、缩减模型（POD，CPOD）、替代模型（MLS、Kriging、Co-Kriging）、流形学习，分类变量结构优化设计等研究，是中法NPU-UTC "Virtual Prototyping in Mechanical Design"合作研究的核心骨干。先后主持国家自然基金青年基金1项、海外人才引进基金1项、省科研项目1项、中央高校基础研究基金1项、参与国家自然科学基金面上项目3项。发表学术专著1部，参与编辑3部英文学术专著各一章，发表学术论文30余篇，其中SCI索引15篇。曾荣获法国贡比涅技术大学优秀博士论文奖，博士论文还被德国欧盟大学出版社收录出版。

报告摘要:应力约束拓扑优化通过纳入应力约束条件来控制局部应力水平较好地解决了结构优化设计中的应力集中问题，通过采纳P范数或者K-S函数凝聚的方法极大地降低了局部应力约束个数，从而降低了应力约束的敏度计算代价。但随着拓扑优化方法与现代增材制造技术的紧密结合，衍生出各种大规模复杂结构优化设计问题，其自由度数量巨大，相应的线性系统阶数高，求解相当耗时，在此背景下的应力约束拓扑优化效率存在进一步的提升空间，值得探讨。本次报告面向大规模应力约束拓扑优化设计问题，结合特征正交分解法(proper orthogonal decomposition method, POD)，为高效求解优化中的大规模线性系统构建一套“实时”更新的基于投影的缩减(降阶)模型策略，进一步，分阶段采用不同系统的残差阈值并结合多重网格求解器来缓解精度和效率的冲突。通过典型的数值算例验证了所提出方法的可行性，与传统方法相比，在保证目标精度的前提下，效率最高可提升46%。

邀请人：肖曼玉

时间：2020年7月10日，周五上午9：00-12：00

腾讯会议ID：895 845 973

举办单位：西北工业大学数学与统计学院

经费资助信息：

2019.1.1-2020.12.31,中央高校基本科研业务科技创新项目‘面向增材制造的变保真缩减拓扑优化方法研究’(Grant No.310201911cx029)

2019.1-2022.12，国家自然科学基金面上项目‘轻质热防护功能梯度夹芯结构一体化设计方法’，（Grant No. 11972166）