1、周期特征結構以其獨特的構型、良好制造性和優(yōu)異力學功能而備受矚目。傳統(tǒng)結構設計依靠工程師經(jīng)驗和主觀思維給出幾何造型或在現(xiàn)有構型上進行尺寸、形狀等低層次優(yōu)化,隨著現(xiàn)代結構設計輕量化要求增強,傳統(tǒng)方法耗時、成本高,發(fā)展?jié)摿τ邢?。拓撲?yōu)化定義在材料布局設計層面,能夠獲取材料最佳安排位置,充分發(fā)揮其承載能力,從根本上對結構提出改進方案,成為現(xiàn)代結構設計關鍵技術之一。論文對周期結構特點、類型和應用做了介紹,回顧了拓撲優(yōu)化技術的發(fā)展歷程、主流方法和研

2、究領域以及拓撲優(yōu)化技術在周期結構設計中的研究現(xiàn)狀。在此基礎上,基于SIMP材料模型,結合改進密度梯度幾何約束法,通過變量關聯(lián)建立周期結構拓撲優(yōu)化模型,對平面格柵、回轉圓環(huán)和大長寬比細長結構構型設計展開了研究。
　　考慮格柵的加筋特征,提出實體模型加筋構型設計處理方法。定義單位質(zhì)量剛度評價指標,分析了蒙皮厚度、加筋高度和材料體分比變化對格柵構型和性能的影響規(guī)律,尺寸優(yōu)化驗證了拓撲優(yōu)化分析結果正確性;開展了單層和雙層格柵尺寸變化下優(yōu)化

3、構型和結構性能分析,揭示周期結構尺寸效應的存在。
　　以靜剛度為設計目標對三種典型任意載荷下圓環(huán)進行了構型設計,指出不同載荷條件下的尺寸效應臨界子模塊數(shù)不同;研究了圓環(huán)單位質(zhì)量剛度隨內(nèi)外徑比變化規(guī)律,得出內(nèi)外徑比越大結構效率愈低;接著建立了圓環(huán)夾芯結構模型,分析蒙皮及其厚度變化引起的載荷擾動對夾芯構型影響機理,提出需要根據(jù)載荷條件進行內(nèi)外蒙皮厚度匹配設計。
　　研究了細長懸臂梁拼接構型設計。根據(jù)拼接模塊數(shù)必須為整數(shù),比較了不