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龙图腾网获悉南京理工大学申请的专利基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法、系统及应用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：CN119378253B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-19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：202411512116.3，技术领域涉及：G06F30/20；该发明授权基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法、系统及应用是由张长东;艾聪;刘婷婷;廖文和;宋康辉;申鑫泽;李旭东;杨振东设计研发完成，并于2024-10-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法、系统及应用在说明书摘要公布了：本发明提供了基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法、系统及应用，涉及结构轻量化设计领域。该设计方法包括：对模型划分划分共形六面体网格，网格单元尺寸设置为点阵胞元的尺寸；基于拓扑优化前处理计算，提取网格单元的密度场信息，通过密度场映射基于三向线性插值方法构造连续梯度TPMS点阵结构；针对每个共形六面体网格单元提取其所对应密度场的TPMS单胞的空间坐标；基于等参变换将位于局部坐标系中的所述TPMS单胞的所有顶点坐标变换到与其对应的位于整体坐标系中的共形六面体网格单元坐标；遍历所有共形六面体网格单元，获得梯度共形TPMS点阵结构并输出。本方法可解决传统点阵填充时因胞元不完整、不保形而影响结构力学性能的缺点。

本发明授权基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法、系统及应用在权利要求书中公布了：1.基于拓扑优化密度场映射的梯度共形点阵设计方法，其特征在于，包括如下步骤： 将待设计的原始模型划分为共形六面体网格； 针对划分好的所述共形六面体网格进行拓扑优化前处理计算，提取网格单元的密度场信息；其中拓扑优化的数学模型描述如下： 式中，目标函数C表示结构应变能，以最小应变能为优化目标，即最大刚度；表示节点位移向量，通过求解有限元平衡方程获得，表示整体刚度矩阵；n表示拓扑优化设计域中的离散六面体单元数，为各六面体单元的归一化密度场；表示拓扑优化设计域材料的体积限值，为各六面体单元的体积向量，和分别表示六面体单元密度场的下限和上限值； 根据所述密度场信息，通过三向线性插值的方法构造梯度TPMS点阵结构，点阵胞元的梯度值等于六面体网格单元的密度值，具体包括： 通过整体点阵结构包围盒八个已知顶点P1、P2、P3、P4、P5、P6、P7、P8的信息来推断包围盒中任意一点P的数值； 沿x方向作线性插值，利用已知顶点P1、P2求得R1、R2、R3、R4的值： 基于R1、R2、R3和R4的求解结果，沿y方向作线性插值，求得O1和O2的函数值： 利用O1和O2沿z方向作线性插值，求得未知点P的结果： 式中，x表示点的x轴坐标，表示点的x轴坐标；表示点的x轴坐标； y表示点的y轴坐标，表示点的y轴坐标；表示点的y轴坐标； z表示点的z轴坐标，表示点的z轴坐标；表示点的z轴坐标； 分别提取共形六面体网格单元节点空间坐标，并确定其对应梯度TPMS点阵结构的单胞的密度场信息； 提取共形六面体网格单元对应的TPMS单胞的空间坐标，通过等参变换将其填充至共形六面体网格中； 遍历所有共形六面体网格单元，得到梯度共形点阵结构； 将所述梯度共形点阵结构输出为目标模型源文件。

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