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龙图腾网获悉湖南大学申请的专利一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN115392094B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-14发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202211161394.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法是由任毅如;丁超设计研发完成，并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法，以所述涡轮盘有限元分析模型中各个单元的相对密度为设计变量建立拓扑优化模型；提取所述拓扑优化模型中单元的材料在不同温度下的弹性模量，并线性拟合为一次函数，构建优化域内任意单元的弹性模量与设计变量的映射关系，将结构的拓扑优化问题转换为材料的最优分布问题；计算优化域内所有单元的灵敏度，对灵敏度进行归一化及过滤处理，将处理后的灵敏度进行排序得到数组，对数组进行更新；设置迭代终止判断条件，当结构体积满足设计要求并达到收敛标准时，输出优化结构，完成涡轮盘结构优化设计。本发明提供的优化方法，在满足涡轮盘结构的轻量化设计同时提高了轮盘结构的整体刚度性能。

本发明授权一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法在权利要求书中公布了：1.一种基于热力耦合的涡轮盘结构优化方法，其特征在于，包括如下步骤： S1：建立简化的涡轮盘空间几何模型，结合航空发动机的实际工况条件，构建涡轮盘有限元分析模型； S2：以所述涡轮盘有限元分析模型中各个单元的相对密度为设计变量，以结构总柔度最小为优化目标，以体积作为约束条件建立拓扑优化模型； S3：提取所述拓扑优化模型中单元的材料在不同温度下的弹性模量，并线性拟合为一次函数，构建优化域内任意单元的弹性模量Ei与设计变量的映射关系，将结构的拓扑优化问题转换为材料的最优分布问题，任意单元的弹性模量Ei与设计变量的映射关系表示为： 式中，E0表示所述拓扑优化模型中实体单元的弹性模量；表示温度与弹性模量线性拟合的函数，由该材料在温度为20℃、100℃、200℃、300℃、400℃、500℃、600℃、700℃、800℃、900℃和1000℃下的弹性模量线性拟合而成；为材料插值函数，作用是为了让设计变量逼近0-1分布；T为所述拓扑优化模型中单元的温度，p为插值函数的惩罚系数； S4：计算优化域内所有单元的灵敏度，对灵敏度进行归一化及过滤处理，将处理后的灵敏度进行排序得到数组，对数组进行更新； S5：设置迭代终止判断条件，当结构体积满足设计要求并达到收敛标准时，输出优化结构，完成涡轮盘结构优化设计； 所述拓扑优化模型表示为： 式中，为结构耦合场下的总应变能，为结构总位移矩阵，为结构总刚度矩阵，T表示矩阵的转置，为整个优化域内所有单元个数，为优化域内任意单元的位移矩阵，为优化域内任意单元的刚度矩阵，为结构优化后的总体积，为结构优化前的总体积；F为优化域的总载荷，为与温度无关的单元节点外载荷，为由温度变化引起的单元节点热载荷，为设计变量，表示优化域内任意单元的相对密度，取值在[,1]之间，表示设计变量的最小值，X表示优化域内所有单元相对密度的集合，R表示实数集。

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