复合材料结构宏细观热力力学性能数值模拟与优化设计

研究复合材料结构系统宏细观多尺度联合、传热学和力学多学科耦合的数值建模和优化设计方法。以金属基复合材料及梯度功能材料等一类具有复杂构成形式、主要应用于与热相关的工作环境下的复合材料结构系统为对象，提出宏细观联合的传热和力学数值建模方法、以及多尺度相关的耦合系统数值计算中具有共性特点的理论和数值计算方法。基于均匀化方法和有限元方法，建立复合材料结构系统的宏细观联合的传热和力学分析的一体化分析模型，重点探讨力学量和温度场量在宏细观尺度下的耦合效应；研究包括细观尺度（材料体分比、增强相材料几何参数、材料参数等）和宏观尺度（结构尺寸、形状和边界参数等）设计变量的热传导和力学的耦合灵敏度理论和计算方法，提出这一复杂系统基于灵敏度的优化模型和求解方法，并采用结构拓扑优化理论和算法进行宏细观联合的拓扑优化设计研究。针对若干典型工程问题提出数值模型、计算方法和优化设计方法。