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龙图腾网获悉合肥工业大学申请的专利一种低碳约束下的结构拓扑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：CN115712963B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-12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：202211465771.9，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权一种低碳约束下的结构拓扑优化方法是由张雷;冯家乐;曾静;耿笑荣;黄浚恺;李笑芝设计研发完成，并于2022-11-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种低碳约束下的结构拓扑优化方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种低碳约束下的结构拓扑优化方法，其特征在于以典型拓扑优化方法为基础，构建以碳排放限值为低碳约束条件、结构柔度为目标的拓扑优化模型。通过分析未来全球人为温室气体减排率与大气CO2浓度间的关联，建立温室气体减排率与结构设定使用年份之间的函数关系，在结构的使用寿命内，通过温室气体减排率与初始碳排放值积累得到结构在使用寿命期间的碳排放总值，根据结构使用寿命期间的目标温室气体减排率设置碳排放最大值，以此作为拓扑优化的低碳约束条件，构建低碳约束下的拓扑优化模型。本发明将温室气体减排率与碳排放间建立联系，分析得到结构碳排放限值并转化为低碳约束条件，在满足结构强度的同时，得到碳排放低的结构优化模型。

本发明授权一种低碳约束下的结构拓扑优化方法在权利要求书中公布了：1.一种低碳约束下的结构拓扑优化方法，其特征在于，所述方法实现步骤如下： 步骤一：定义目标产品结构工作条件、设计域，设置边界条件，确定结构受力点以及计算所受载荷； 步骤二：采用变密度法以单元的相对密度为设计变量，以结构的柔度最小为优化目标，以结构碳排放限值为约束条件，建立拓扑优化模型； 步骤三：将初始设计域离散成nelx×nely个有限元单元，通过变密度法引入中间密度单元，设定惩罚因子、过滤半径，初始化设计变量； 步骤四：采用改进的固体各向同性材料惩罚模型对单元的弹性模量进行计算，得到单元的刚度矩阵，组装得到结构的总体刚度矩阵，在设定的边界条件和载荷下对结构进行有限元分析，计算得到单元节点的位移； 步骤五：累加每个有限元单元的碳排放，得到结构总体碳排放，求解目标柔度函数以及结构总体碳排放约束对于设计变量的灵敏度； 步骤六：构造目标模型的拉格朗日函数，使最优解满足库尔塔克条件，即K-T条件，运用灵敏度过滤方法调整目标柔度函数及低碳约束条件的灵敏度，采用优化准则法得到设计变量的启发式更新格式，更新设计变量； 步骤七：判断结果是否满足优化收敛条件，若不满足则转至步骤四，并依次进行迭代计算；若满足，则终止拓扑优化进程，获得满足低碳约束的拓扑优化模型； 所述的拓扑优化模型为： 其中，为材料单元的相对密度；为设计空间；为结构的柔度；为结构的位移向量；为结构的刚度矩阵；为结构的力向量；为结构的碳排放值；为设定的结构最大全球变暖潜能值；为材料单元相对密度的最小值，取一个接近0的较小值，可以防止单元刚度矩阵奇异； 所述的结构碳排放计算方法如下： 式中，为结构中包含第种材料单元的相对密度；为第种材料单元的体积；为第种材料的密度；为第种材料的碳排放因子；为单元个数；为材料的种类数。

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