多尺度仿生肋筋结构

固有频率提升63%

模仿叶脉生长规律优化肋筋布局，在循环载荷下显著提高薄壁结构刚度并抑制振动。

Xiao, Zhongmin · Longfei, Wu · 朱大昌 · Wenqiang, Wu · 张春良 · 李方义

Mathematics 2023

参数信息

固有频率提升

63.44 %

固有频率提升

47.2 %

质量增加

3.2 %

最大应力降低

1.4 %

最大应力降低

36.8 %

变形降低

37.6 %

变形降低

27.1 %

一阶固有频率提高

30.45 %

技术优势

仿生布局自动生成

模拟叶脉形成和分布的生长规律，根据循环载荷自动优化肋筋布局，无需人工反复调整。

刚度提升显著

心形叶脉仿生拓扑结构固有频率提高63.44%，大幅增强结构刚度，抑制振动。

轻量化代价小

汽车车门内板仿生拓扑结构质量仅增加3.2%，同时最大应力和变形显著降低，实现轻量化与性能提升的平衡。

应用场景

• 汽车轻量化：车门内板等部件用仿生肋筋布局，刚度提升同时质量仅增3.2%，替代传统加厚或密布肋方案。
• 薄壁结构减振：通过仿生拓扑优化抑制薄壁结构循环载荷下的振动，可直接用于设计减振肋板布局。
• 结构仿生设计：模仿叶脉生长规律生成肋筋，为结构仿生设计提供一种可自动优化的新途径。