不连续平面点阵夹层结构的承载性能与构型优化设计研究

不连续平面点阵夹层结构是一种新型的轻质夹层结构，由于它既有可设计的内部流道又有优良的承载性能，有可能应用于高速飞行器热防护系统。本申请采用理论、数值与实验相结合的方法，基于拓扑优化、多目标优化等先进设计方法，通过设计"连接柱"拓扑形状、排布方式与空间位置，优化结构承载性能。主要包括：分析典型"连接柱"形状和排布方式下的结构刚度、破坏强度和热防护性能，识别不同构型参数对不同性能的优化特征；发展针对刚度、隔热性能的"连接柱"构型设计拓扑优化方法；建立分层次优化模型，采用拓扑优化、响应面代理优化技术优化夹层构型，分步实现"局部刚度-隔热"、"主动冷却散热"和"整体抗弯刚度"等性能目标；探讨制备工艺，引入可制造性约束调整优化模型，开展典型结构在典型载荷作用下的承载性能实验研究。国际上对该构型夹层结构的研究尚在起步阶段，本项目的研究成果对促进该结构设计方法的发展以及与工程应用的密切结合具有重要意义。