指定拓扑基结构形状的任意泊松比超材料设计

将超材料设计的功能基元拓扑优化法拓展到任意泊松比超材料设计中,探讨功能基元的不同初始拓扑基结构对最终超材料设计结果的影响。以指定泊松比为约束条件,以功能基元质量最小为目标,建立了超材料拓扑优化设计模型。功能基元初始拓扑基结构的形状包括含孔与无孔矩形、三角形、圆形和圆环形等。提出采用轻量化效果与构型稳定性概念对优化结果进行评价,包括能否优化得到具有指定泊松比的功能基元和优化后不同泊松比功能基元几何形状的相似度。结果表明,该方法可以快速获得指定泊松比超材料构型,其中含孔或圆形拓扑基结构的材料用量较少,但构型稳定性不佳,三角形拓扑基结构更易获得大泊松比功能基元构型。