计算固体力学与结构优化-东篱科研大数据发现系统（DRDS）

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计算固体力学与结构优化

项目名称：计算固体力学与结构优化
项目类别：国家杰出青年科学基金
批准号：10925212
申请代码：A020312
项目来源：国家自然科学基金
研究期限：2010-01-01-2013-12-31

项目负责人：张卫红
负责人职称：教授
依托单位：西北工业大学
批准年度：2009

中文摘要：

在结构优化设计领域开展了20余年深入系统的研究，相关成果包括四个方面建立了形状优化设计新方法，所提出的自动选取独立设计参数技术实现了计算力学优化设计方法与传统机械设计方法的有机统一，相关软件设计工具成功用于我国发动机结构设计型号研发；所提出的混合变量方法作为国外商业化设计软件的核心成功得到应用，进一步发展了复杂优化设计问题的近似技术；构建了面向工程结构设计的多目标优化设计算法，并首次从理论上给出了Pareto解曲线的不可微定量判据与敏度解析表达式；发展了轻质结构与材料的一体化设计方法，所提出的能量法揭示了蜂窝材料体胞的尺度效应以及现有均匀化理论与方法的局限性。入选教育部第二批长江学者，国家级新世纪百千万人才工程，获省部级二等奖两项。发表学术论文190余篇，包括工程中的数值方法、固体与结构等本领域国际知名学术期刊。论文被SCI，EI收录136篇次，他引215次，其中SCI他引78次。

中文主题词：结构优化；轻量化设计；复杂结构；切削工艺仿真；切削工艺力学

英文摘要：

structural optimization；light-weight design；complicated structure；cutting process simulation；cutting mechanics

英文主题词： structural optimization；light-weight design；complicated structure；cutting process simulation；cutting mechanics

结论摘要：

本项目属于计算固体力学与结构优化设计研究范畴，旨在从设计与制造两个方面开展复杂结构的轻量化设计与制造工艺力学机理研究，拓展现有拓扑优化、形状优化理论和方法以及切削制造工艺计算仿真的内涵与外延，形成系统性成果。通过四年的研究工作，项目负责人带领课题组全面完成了项目规划的所有研究内容。取得的重要进展为发展了组件结构系统布局优化设计理论与方法、非均质结构轻量化设计的拓扑优化方法、薄壁开孔曲面结构形状优化方法，建立了周铣切削力通用模型与颤振机理分析的多延迟模型。研究成果对促进先进设计方法的发展、指导工程实际应用具有重要意义。所开发的设计软件在中国燃气涡轮研究院等研制单位得到应用；完成了新一代战斗机翼面结构、新一代大型运载火箭上面级结构的拓扑与形状优化设计。应用单位评价为“成功解决了多种苛刻性能要求下结构减重等关键问题，在提高结构强度及刚度、减轻结构重量方面取得了显著效果”。累计发表学术期刊论文67篇，其中SCI 收录48篇。包括Int. J. for Numerical Methods in Engineering，Computer Methods in Applied Mechanics And Engineering，Int. J. Machine Tool and Manufacture等计算力学与机械工程领域国际顶级期刊。授权国家发明专利20项、获计算机软件著作权登记2项。张卫红等主持完成的项目“结构轻量化设计的创新构型优化方法研究”获2010年度陕西省科学技术二等奖，主持完成的项目“复杂薄壁结构整体设计与切削制造的优化理论与方法”获2012年度陕西省科学技术一等奖。同时，开展了广泛的国内外学术合作交流，担任国际学术会议主席、副主席、组委会成员、分会场召集人12次，主办国际会议与研讨会4次，与国外联合培养博士毕业生3 人，派遣出国博士后3人。参加国内外学术会议13次，作大会特邀报告5次，受邀担任4种国际学术期刊主编/副主编/编委。获批主持国家首批外专千人计划。累计培养硕士毕业生13名、博士毕业生9 名。团队青年教师万敏副教授入选教育部新世纪优秀人才、陕西省青年科技新星；朱继宏博士破格提升为教授，并入选陕西省青年科技新星；王丹博士入选教育部博士研究生学术新人奖，形成了一支面向航空宇航轻量化结构设计与制造力学机理研究团队。

成果综合统计