梯度晶格挠曲电能量采集器

有限变形下高效采能

通过显式拓扑优化设计梯度晶格结构,实现有限变形下挠曲电能量采集器性能的提升。

张维声 · Meng, Yao · 张春利 · Yan, Xiaoye · 刘畅

Composite Structures 2025

技术优势

满足C1连续性

通过将等几何分析与显式几何描述结合,精确满足挠曲电高阶偏微分方程对C1连续性的要求,避免了传统有限元方法中的困难。

结构可直接3D打印

显式几何参数化使得优化的梯度晶格结构可以直接进行增材制造,无需额外的后处理步骤,便于实验验证和后续应用。

计算效率提升

通过去除计算过程中的冗余自由度,有效防止弱单元引起的奇异性,从而提升整体计算效率,使大规模优化问题变得可行。

更大的设计空间

利用NURBS基函数的局部支撑和高阶连续性,在不同分区子域内生成多样的胞元拓扑,并保证相邻胞元无缝连接,从而扩大梯度晶格结构的设计空间,尤其是在有限变形条件下。

应用场景