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龙图腾网获悉哈尔滨工程大学申请的专利一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控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：CN119337482B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-10-03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：202411582769.9，技术领域涉及：G06F30/13；该发明授权一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控方法是由黄嘉奇;王兴宇;王仁伟;史冬岩;王冠瞳;滕晓艳;聂重阳;李皓文设计研发完成，并于2024-11-07向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控方法在说明书摘要公布了：一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控方法，它属于梁式结构拓扑优化技术领域。本发明解决了现有基于几何骨架的梁式结构尺寸调控方法的尺寸调控结果无法达到最优的问题。本发明首先通过偏微分方程模拟热传导行为，进而求解温度分布状态，而后基于温度分布得到散度分布，最后通过散度的数值大小来识别几何骨架。通过对几何骨架以指定尺寸半径进行膨胀，建立所需特征尺寸的对照集合，将所形成的几何与原始结构进行比较，构造包括最小实体特征尺寸、最大实体特征尺寸和最小空白特征尺寸的特征尺寸约束，可以实现最小实体特征尺寸、最大实体特征尺寸和最小空白特征尺寸的有效调控。本发明方法可以应用于梁式结构拓扑优化尺寸调控。

本发明授权一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控方法在权利要求书中公布了：1.一种基于几何骨架的梁式结构拓扑优化尺寸调控方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤： 步骤1、对梁式结构的设计域进行网格划分后获得性能分析网格层；将梁式结构设计域的边界向外扩张，对扩张区域进行网格划分，得到热分析网格层； 将性能分析网格层中各单元的密度作为各单元的设计变量，并初始化迭代次数p＝1，初始化各单元的设计变量值； 步骤2、将各单元的设计变量进行过滤后，将过滤结果代入阶跃函数获得物理密度场； 步骤3、根据物理密度场计算梁式结构的目标值和体积分数约束值，并分别得到目标值和体积分数约束值的灵敏度； 步骤4、根据性能分析网格层和热分析网格层得到关联矩阵L，再根据关联矩阵L和物理密度场获得温度场分布； 所述根据关联矩阵L和物理密度场获得温度场分布，具体过程为： 建立偏微分方程： 式中，表示梯度算子，t是热传导的时间，q表示温度； 将式4按照时间进行简化，得： 式中，q0表示在t＝0时的温度； 通过有限元法对式5中的温度进行求解： 式中，Q表示热传导矩阵；q′是各单元的温度组成的向量；T是将各单元信息转换为节点信息后，由节点信息组成的矩阵；L是性能分析网格层与热分析网格层的关联矩阵，表示物理密度场； 步骤5、根据温度场分布获得散度分布；具体过程为： 步骤51、分别计算单元j的温度qj在x方向的梯度和y方向的梯度式中，和分别表示x和y方向的梯度算子，Ne,为单元j的第e’个形函数；qj,e’是单元j中的第e’个节点的温度； 步骤52、将步骤51中计算出的梯度归一化，采用公式10计算单元j上的散度Δqj： 其中，是的归一化值，是的归一化值； 步骤53、将单元j上的散度Δqj归一化； 步骤6、根据步骤5中获得的散度分布提取梁式结构的实体骨架和空白骨架，并对实体骨架和空白骨架进行膨胀； 所述根据步骤5中获得的散度分布提取梁式结构的实体骨架和空白骨架，具体为： 将各单元上的散度归一化值组成的向量记为将代入式12的阶跃函数H来生成实体骨架ssolid： 式中，βsolid是映射强度，ηsolid是阶跃函数的参数； 将代入式15的阶跃函数H来生成空白骨架svoid： 式中，βvoid是映射强度，ηvoid是阶跃函数的参数； 根据膨胀实体骨架构建最小实体特征尺寸约束和最大实体特征尺寸约束，根据膨胀空白骨架构建最小空白特征尺寸约束，并获得最小实体特征尺寸约束值、最大实体特征尺寸约束值、最小空白特征尺寸约束值以及最小实体特征尺寸约束值的灵敏度、最大实体特征尺寸约束值的灵敏度、最小空白特征尺寸约束值的灵敏度； 步骤7、将目标值、体积分数约束值、最小实体特征尺寸约束值、最大实体特征尺寸约束值、最小空白特征尺寸约束值以及目标值的灵敏度、体积分数约束值的灵敏度、最小实体特征尺寸约束值的灵敏度、最大实体特征尺寸约束值的灵敏度、最小空白特征尺寸约束值的灵敏度带入优化求解器中，获得更新后各单元的设计变量值； 步骤8、根据目标值计算目标变化率；并根据目标变化率、最小实体特征尺寸约束值、最大实体特征尺寸约束值和最小空白特征尺寸约束值来判断是否满足迭代停止条件； 若满足迭代停止条件，则停止迭代，输出尺寸调控后梁式结构的物理密度场； 若不满足迭代停止条件，则令p＝p+1，利用更新后各单元的设计变量值返回执行步骤2。

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