题目：点阵结构优化设计与应用探索

时间：2023年11月16日 09:30-11:30

地点：机械与动力工程学院 F210会议室

邀请人：陈飞飞、张磊 副教授（机器人研究所）

报告人简介

王毅强，大连理工大学工程力学系教授、博导，国家海外高层次人才引进计划青年项目入选者、辽宁省“兴辽英才计划”青年拔尖人才，曾先后在新加坡国立大学、香港科技大学、丹麦技术大学等海外著名高校和顶级团队开展研究工作。曾获教育部自然科学一等奖，主持国家/省部级、企业合作项目等10余项，并参研多项国家级重点重大项目。主要面向重大装备、智能结构等领域，从事结构拓扑优化理论与方法、点阵结构设计与应用等研究工作，相关成果以第一/通讯作者在Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering、International Journal in Numerical Methods and Engineering、Materials & Design、ACS Applied Mechanics and Interfaces等发表SCI论文30余篇，包括ESI高被引论文、封面论文、期刊最高被引用论文等，总被引用 2100 余次。现任《力学学报》青年编委、辽宁省力学学会理事、欧盟玛丽居里基金会会士。

报告摘要

点阵结构是一类包含空间阵列微结构的功能型结构，在诸多工程领域展现了独特价值和应用潜力。课题组结合结构优化理论与数学规划算法，初步探索了点阵结构在柔性管道健康监测、柔性电子显式和高超飞行器三个领域的创新设计与多功能应用。

（1）柔性管道是海洋油气开发等的必要部分，但服役中的堵塞和破裂将造成巨大损失。课题组提出了一种点阵软体机器人，利用拉胀与压胀两种壳体点阵组成的机身产生反向变形而在管内爬行，用于健康监测。机器人可在多种摩擦系数、弯曲、异形截面及流速>1.5m/s的管道内爬行，还被用于随波而动的柔性管道爬行和管道除杂工作。
 

（2）传统柔性屏因使用拉缩基底材料而在大拉伸下失真显示。课题组设计了一类拉胀点阵剪纸结构，在PI基底上周期排布三折段细长剪口，通过引入面外屈曲，可在50%拉伸应变下保持纵向等比例膨胀，从而实现图像高保真显示。同时，面外屈曲显著降低了结构应力幅值，确保了柔性屏可反复拉卸载使用。

（3）已公开报道的高超声速飞行器可维持6-9 Ma飞行，但在更高服役速度下因高温载荷作用而发生屈曲失效，易于导致解体、爆破等。课题组提出了自由曲边蜂窝点阵夹芯设计策略，结合结构优化方法获得了在多种工作条件下具有最大热屈曲强度的最优曲边形状，并进一步提出了热屈曲强度普适性最优设计准则。仿真结果显示，曲边夹芯设计的热屈曲强度比相同重量的传统直边设计可提升30%以上。