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龙图腾网获悉东南大学申请的专利一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行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：CN119475900B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-04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：202411590473.1，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行拓扑优化方法是由高强;王健;王晓宇;郭姝含;张高宇;黄睿扬;赵莨郁;袁春浩;魏文鹏设计研发完成，并于2024-11-08向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行拓扑优化方法在说明书摘要公布了：本发明涉及拓扑优化技术领域，公开了一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行拓扑优化方法，该方法通过模糊C聚类方法将宏观设计域划分为多个宏观子设计域，将宏观子设计域信息映射在微观上作为微观优化的约束条件；将瞬态温度载荷进行等效静态转化，将等效热载荷引入多尺度拓扑优化模型；根据热力耦合控制方程进行宏观和微观的热力耦合有限元分析，使用HHT‑α法求解位移向量矩阵；对宏微观目标函数和约束条件的灵敏度分析，并使用移动渐近线MMA法作为宏微观设计变量更新的求解器；将微结构填入宏观构型中获得整体构型，并对收敛条件进行判断，若满足条件则输出最优材料分布结构以及微观最优构型。本发明更能体现工件真实的工作状态。

本发明授权一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行拓扑优化方法在权利要求书中公布了：1.一种面向增材制造的热力耦合多尺度并行拓扑优化方法，其特征在于，包括： 步骤S1，定义宏观初始结构的尺寸、材料属性、设计域、边界条件和迭代次数，通过将多相材料结构的宏观设计域划分离散为若干个宏观子设计域，将宏观子设计域信息映射在微观上作为微观优化的约束条件；将瞬态温度载荷进行等效静态转化，引入等效热载荷得到多尺度拓扑优化模型； 步骤S2，对所述多尺度拓扑优化模型进行有限元分析，计算目标函数和约束条件； 步骤S3，对所述目标函数和约束条件进行灵敏度分析，并使用移动渐近线MMA准则法作为所述多尺度拓扑优化模型中宏微观设计变量更新的求解器，进行迭代计算，得到迭代后的最后一步的宏观设计变量和微观设计变量； 步骤S4，将得到的最后一步的宏观设计变量填入到宏观设计域中，将得到的最后一步的微观设计变量填入到宏观子设计域中获得整体构型，并对收敛条件进行判断，若满足收敛条件则输出最优材料分布结构以及微观最优构型； 将宏观子设计域信息映射在微观上作为微观优化的约束条件的具体方法为： 考虑动载荷的力学有限元方程为： ； 式中，、、分别为质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵；为施加的力场载荷，为热膨胀引起的热载荷，、无具体含义，仅用于区分不同载荷，为时刻，为整体载荷，整体载荷会随着时间的变化发生改变，为第时刻结构的位移矩阵，为第时刻结构的速度矩阵，为第时刻结构的加速度矩阵； 结构瞬态热传导的有限元方程为： ； 式中，为宏观设计变量的向量矩阵，为宏观网格单元的数量，为热力学下标，为热容矩阵，为热传导矩阵，是温度场关于时刻的一阶导数，是关于时刻的热载荷； 根据所述结构瞬态热传导的有限元方程，瞬态热力耦合有限元方程为： ； 将瞬态温度载荷进行等效静态转化，引入等效热载荷得出多尺度拓扑优化模型的具体方法为： 应用将结构进行瞬态温度载荷等效静态转化的方法，在每个时刻，瞬态热力耦合有限元方程写为等效位移场方程： ； 式中，，为第时刻的等效机械载荷，为第时刻的所引起的等效位移向量，为第时刻的所引起的等效加速度向量，为第时刻的所引起的等效速度向量； 定义宏观模型为： ； 式中，为宏观单元的序号,为宏观网格单元的总数量，表示第个宏观设计变量，象征宏观尺度，表示宏观尺度的散热弱度，即为宏观尺度的目标函数，为第时刻的第个宏观单元温度向量，为持续时间，表示材料相对密度为1时的单元热传导矩阵，表示宏观体积约束函数，为宏观尺度的惩罚因子，为宏观结构体积的上限，为材料最小相对密度，表示整体热传导矩阵，是设计空间中第时刻的处的等效热载荷，是第时刻处的等效温度场； 定义微观模型为： ； 式中，为微观单元的序号，表示微观网格单元总数，表示第类微结构中第个微观设计变量，表示微结构种类总数，表示微结构种类的序号,象征微观尺度，表示微观尺度的散热弱度，即为微观尺度的目标函数，为第时刻的第类微结构中的第个单元温度向量，表示微结构体积约束函数，为微观尺度的惩罚因子，为第类微结构的体积上限，为第类微结构的体积约束函数； 采用所述宏观模型和微观模型同时优化的并行拓扑优化方法，以最小化微观和宏观尺度上的散热弱度为优化目标，复合材料瞬态热传导情况下的多尺度并行拓扑优化数学模型表述为： 。

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