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龙图腾网获悉中国航发湖南动力机械研究所申请的专利面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法及系统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：CN120930289B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-01-30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：202511456398.4，技术领域涉及：G06F30/17；该发明授权面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法及系统是由李坚;张春燕;何健;李维;金海良;孟卫华;汪文君;章的;丁斌;王存福设计研发完成，并于2025-10-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法及系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法及系统，该方法先基于对流‑扩散方程识别涡轮盘的热对流边界并施加热对流，实现了变边界的热对流施加，可以准确地模拟热对流效应，并且，在施加变边界热对流后，设定了考虑热对流散热的热力耦合加载约束和应力约束，与自支撑内部孔约束共同作为拓扑优化目标函数的约束条件，实现了三者协同优化，使得优化算法能收敛至合理的0‑1密度分布，优化设计结果在实现涡轮盘轻量化设计的前提下，既满足了增材制造几何工艺约束，提高了可加工性，又有效控制了应力水平，提高了服役可靠性，还考虑了热对流散热的热力耦合加载，能够用于复杂工况下的涡轮盘设计，提高了适用性。

本发明授权面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种面向增材制造的涡轮盘拓扑优化设计方法，其特征在于，包括以下内容： 基于对流-扩散方程识别涡轮盘的内部孔区域和热对流边界，并在热对流边界上施加热对流； 设定考虑热对流散热的热力耦合加载约束和应力约束，并基于识别的内部孔区域和密度梯度设定自支撑内部孔约束； 以实体材料用量最小为优化目标，以热力耦合加载约束、应力约束和自支撑内部孔约束作为约束条件，构建涡轮盘拓扑优化的目标函数； 对目标函数进行求解，得到涡轮盘拓扑优化结果； 所述热力耦合加载约束为： ； ； 其中，表示双线性热能形式，，表示线性热负荷形式，，表示温度场虚解空间，表示物理密度对应的热传导系数，表示温度梯度，表示相对转轴的旋转半径，表示加载的热源，表示应变能双线性项，表示线性纯机械载荷项，表示热力耦合项，，，，表示物理密度对应的杨氏模量，表示单位杨氏模量下的纯机械应力，表示虚应变场，表示牵引边界上的牵引载荷，表示材料密度，表示转速，表示位移，表示虚位移，表示位移虚解空间，表示位移试解空间，表示热膨胀系数，和表示拉梅常数，表示散度，表示热对流系数，表示温度场的测试函数，表示包含内部孔的实体材料区域识别函数，表示包含外部对流边界的外部区域识别函数，表示物理密度梯度，表示设计区域，表示参考温度； 所述应力约束为： ； 其中，表示基于应力阶跃函数映射的总体应力，表示应力阶跃函数，，表示控制应力阶跃函数陡峭度的参数，表示应力约束上限值，表示惩罚系数，表示冯米塞斯应力，表示失效应力，表示设计区域； 所述目标函数为： ； 其中，表示实体材料用量，表示结构密度分布设计变量，表示对流-扩散方程的弱解形式，表示双线性形式，表示线性形式，表示光强分布场变量，表示测试函数，表示光强分布场变量的试解空间，表示内部孔非自支撑悬垂面在打印平面的投影长度，表示悬空角，表示临界悬空角，表示临界悬空角对应的投影长度限制值，表示增材制造的打印方向，表示内部孔区域识别函数，表示基于密度梯度的阶跃函数，，表示光顺阶跃函数，，表示控制光顺阶跃函数陡峭度的参数。

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