(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211045670.6 (22)申请日 2022.08.30 (71)申请人 东南大学 地址 210018 江苏省南京市玄武区四牌楼 2 号 (72)发明人 高康　吴永魁　朱虹　 (74)专利代理 机构 南京经纬专利商标代理有限 公司 32200 专利代理师 王群 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 113/10(2020.01) G06F 111/04(2020.01) (54)发明名称 双重优化并行的负泊松比减振结构设计方 法 (57)摘要 本发明涉及一种双重优化并行的负泊松比 减振结构设计方法。 包括： 步骤一， 借助形状优化 对优化设计对象的原始结构进行结构找形， 确定 结构的单体具有的一般特征； 步骤二， 根据找形 后结构的一般特征， 确定单体的形式和基本参 数， 进而展开参数优化设计， 形成至少两种类型 模型的初步结构； 步骤三， 展 开随机振动分析， 对 至少两种类型模 型的初步结构进行参数化调整， 选出至少两种类型模型各自最优的参数对应的 模型； 步骤四， 对步骤三得到的至少两种类型模 型进行减振性能分析对比， 基于减振性能越高越 好、 质量越小越好， 综合确定最优类型的模型。 本 发明形成的负泊松比减振结构相对于传统结构 质量轻、 减振性能优异、 减振范围广、 结构刚度性 能良好。 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 CN 115455587 A 2022.12.09 CN 115455587 A 1.一种双重优化并行的负泊松比减 振结构设计方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一， 借助形状优化对优化设计对象的原始结构进行结构找形， 确定结构的单体具 有的一般特 征； 步骤二， 根据找形后结构的一般特征， 确定单体的形式和基本参数， 进而展开参数优化 设计， 形成至少两种类型模型的初步结构； 步骤三， 展开随机振动分析， 对至少两种类型模型的初步结构进行参数化调整， 选出至 少两种类型模型 各自最优的参数对应的模型； 步骤四， 对步骤三得到的至少两种类型模型进行减振性能分析对比， 基于减振性能越 高越好、 质量越小越好， 综合确定最优类型的模型。 2.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 将 最优类型的模型 上传至3D打印机， 并整体打印成型。 3.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 步 骤一中， 开展有限元优化， 设置基于SIMP插值的MMA优化方法， 优化目标设为最大刚度， 荷载 条件设置为重力。 4.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 单 体的形式为横向内折六边形 结构或者竖向内折六边形 结构。 5.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 单 体为六边形， 由2条长度为A的侧边和4条长度为B的折线梁构成， 平行于侧边的内折角处的 对角线长度为2a， 相邻两侧边 直线距离为2b， 两条相邻折线梁夹角为2α； 单体厚度为t。 6.根据权利要求5所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 参 数优化中， 调整的参数包括参数a， b， α， t， 并在刚度最小情况下， 对结构峰值加 速度均方根 和结构质量展开优化。 7.根据权利要求6所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 参 数优化方法采用C OBYLA方法， 荷载为一固定质量的质量块， 通过控制变量法对a， b， t， α 等参 数不断调整优化验证， 保证一定特征频率下质量最小， 确定α 参数对 结构减振性能影响相对 a， b， t参数较小。 8.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 其 中一种类型模型 的减振结构包括从上到下 的多层减振单元， 相邻减振单元交错垒叠， 同一 层的减振单元由多个内折六边形 单体首尾相连而成。 9.根据权利要求2所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 打 印时， 每个单体平面尺 寸控制在1cm ×1cm范围内； 当单体尺 寸超过1cm×1cm时， 设置临时支 撑保证热 熔材料能够形成相应的内折六边形 结构。 10.根据权利要求1所述的双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 其特征在于： 所述优化设计对象为柱状或筒状减 振结构。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115455587 A 2双重优化并行的负泊松比减振结构设计方 法 技术领域 [0001]本发明属于减振结构设计与优化技术领域， 具体涉及一种双重优化并行的负泊松 比减振结构设计方法。 背景技术 [0002]传统的减振形式主要分为弹簧减振及气压减振。 弹簧减振结构简单， 但弹簧阻尼 系数会严重影响不同条件下减振效果。 气压减振性能更好， 但需要一系列配套组件， 套件总 重量及安装空间都更 大， 同时维修和安装 难度也更高。 [0003]负泊松比减振结构与传统结构相比， 具有剪切模量显著增大， 抗冲击抵抗力提升， 断裂韧度增强， 吸能效果更好等优势。 因而近年来被广泛应用于工业生产、 交通运输等领 域， 尤其在航空航 天飞行器制造领域， 对减振技术的要求更加严 苛， 采用负泊松比减振结构 的优化设计能够提高飞行器的运载效率和安全性。 [0004]3D打印技术又被称为增材制造， 是一种快速成型技术。 这种技术首先要求完成一 套数字模型文件， 再使用金属粉末或者热熔塑料， 通过3D打印机逐层进行打印来制造实物 结构。 [0005]结构优化方法多种多样， 包括尺寸优化、 形状优化、 形貌优化和拓扑优化。 尺寸优 化、 形状优化和形貌优化不会改变结构的拓扑形式， 相关研究和应用较为成熟。 而 结构的拓 扑优化是当下结构优化的一个热点， 拓扑优化形成的结构 配合3D打印技术能够解决复杂结 构加工成型的难题。 [0006]现有需要提供一种优化效果 好的负泊松比减 振结构设计方法。 发明内容 [0007]本发明的目的在于提供一种双重优化并行的负泊松比减振结构设计方法， 能够提 高优化效果。 [0008]为达此目的， 本发明采用以下技 术方案： [0009]一种双重优化并行的负泊松比减 振结构设计方法， 包括： [0010]步骤一， 借助形状优化对优化设计对象的原始结构进行结构找形， 确定结构的单 体具有的一般特 征； [0011]步骤二， 根据找形后结构的一般特征， 确定单体的形式和基本参数， 进而展开参数 优化设计， 形成至少两种类型模型的初步结构； [0012]步骤三， 展开随机振动分析， 对至少两种类型模型的初步结构进行参数化调整， 选 出至少两种类型模型 各自最优的参数对应的模型； [0013]步骤四， 对步骤三得到 的至少两种类型模型进行减振性能分析对比， 基于减振性 能越高越好、 质量越小越好， 综合确定最优类型的模型。 [0014]优选地： 将最优类型的模型 上传至3D打印机， 并整体打印成型。 [0015]优选地： 步骤一中， 开展有限元优化， 设置基于S IMP插值的MMA优化方法， 优化目标说　明　书 1/5 页 3 CN 115455587 A 3