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龙图腾网获悉华中科技大学申请的专利一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法及设备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：CN116306089B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-22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：202310041310.7，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法及设备是由黄永安;屈世源;罗云锋;周赟磊;侯超设计研发完成，并于2023-01-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法及设备在说明书摘要公布了：本发明属于柔性电子传感结构设计相关技术领域，其公开了一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法及设备，包括以下步骤：1基于变密度拓扑优化给每一个待设计柔性传感器设计域的网格赋予一个设计变量，进而得到代表结构参数的物理密度场；2计算待设计柔性传感器在大变形后的电阻，并结合并行计算来获得有限拉伸工况下的所有电阻值；3通过基于伴随法推导的解析灵敏度计算所有工况下电阻对设计变量的灵敏度；4以计算所得的电阻和目标电阻‑应变响应之间的误差最小化为目标，构建拓扑优化模型，并基于移动渐进MMA算法对拓扑优化模型进行求解以实现对设计变量的不断更新优化，获得最终优化结果。本发明能实现大变形电阻可编程。

本发明授权一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法及设备在权利要求书中公布了：1.一种基于拓扑优化的柔性传感器设计方法，其特征在于，该方法包括以下步骤： 1基于变密度拓扑优化给每一个待设计柔性传感器设计域的网格赋予一个设计变量，对设计变量进行过滤和映射以得到代表结构参数的物理密度场； 2通过大变形几何非线性和材料非线性下的力电耦合有限元分析计算待设计柔性传感器在大变形后的电阻，并结合并行计算来获得有限拉伸工况下的所有电阻值； 3通过基于伴随法推导的解析灵敏度计算所有工况下电阻对设计变量的灵敏度，以获得优化的下降方向； 4以计算所得的电阻和目标电阻-应变响应之间的误差最小化为目标，满足结构质量约束和结构连通性约束的条件下构建拓扑优化模型，并基于移动渐进MMA算法对拓扑优化模型进行求解以实现对设计变量的不断更新优化，获得最终优化结果，即完成柔性传传感器的设计； 拓扑优化模型的表达式为： s.t.rmu＝fext-fintu＝0 reu,v＝Keuv＝0 0≤ρi≤1 式中，Nd为所取中间点数目；Ri为中间点实际电阻；ρ为设计变量；ki为目标响应斜率；εi为中间点拉伸应变；R0为目标电阻；fext为外部节点载荷向量；fintu为内部节点载荷向量；Keu为电学方程全局刚度矩阵；Ne为设计域内单元数目；为结构伪密度场；ve为每个单元的体积；为体积分数上限；ρi为第i单元设计变量；v为变形结构在施加电势差后的电势场分布； 大变形几何非线性和材料非线性下的力电耦合有限元分析对应的控制方程为： 式中，r为残余节点载荷向量，fext和fint分别为外部和内部节点载荷向量；u和v分别为结构变形后的位移场和电势场，F和κ分别是变形梯度和电传导矩阵。

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