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龙图腾网获悉西北工业大学;中国飞机强度研究所申请的专利一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计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：CN121052086B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-02-13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：202511617325.9，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计方法是由段尊义;刘亿;樊俊铃;张伟;焦婷;杨鹏飞;刘晨伟;朱继宏设计研发完成，并于2025-11-06向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计方法，涉及纤维增强复合材料变刚度设计领域，本发明建立了三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计框架，推导了宏观结构拓扑设计变量、微观纤维铺角设计变量对目标函数、体积约束的解析灵敏度。通过数值算例，验证了本发明所提出的方法的有效性，且本发明是基于原始计算数据提出的，最大程度保证了设计结果与制造结果的高度适配，同时具有适应性强、易推广的优点。

本发明授权一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：对需设计的结构进行有限元网格划分，得到个设计单元； S2：选定备选旋转角度1和备选旋转角度2的数目； S3：初始化宏观结构拓扑优化和微观纤维铺设角度设计变量； S4：基于二维正态分布纤维优化插值格式与微观纤维铺设角度设计变量，计算微观弹性本构矩阵； S5：基于微观弹性本构矩阵与宏观结构拓扑优化设计变量，计算单元弹性本构矩阵； S6：基于单元弹性本构矩阵，进行单元刚度计算，并基于单元刚度组集总体刚度； S7：基于总体刚度，进行结构静力平衡分析，并获取目标函数； S8：计算设计区域的体积约束； 所述S8中体积约束计算公式为： ； 其中，为结构实际体积，为第个单元的单元体积，为单元总数，为宏观结构拓扑优化设计变量，其范围为； S9：进行体积约束和目标函数灵敏度分析； 所述S9中进行体积约束和目标函数灵敏度分析，包括： 宏观结构拓扑优化设计变量对目标函数的灵敏度为： ；其中，为结构总体位移向量，为结构总体刚度矩阵，上标表示矩阵的转置； 结构总体刚度矩阵对设计变量的偏导通过对单元刚度阵进行计算： ； ；其中，为需要设计的区域，为应变‑位移矩阵，为第个单元的单元弹性本构矩阵，为宏观拓扑优化设计变量惩罚系数，和分别为备选旋转角度1、备选旋转角度2的数目，为归一化后的第个单元的备选纤维铺设角度的弹性本构矩阵的权系数，为第种、第种备选纤维铺设角度的弹性本构矩阵； 微观纤维铺设角度设计变量、对目标函数的灵敏度，仅需计算、： 计算为： ； ； ；其中，为第个单元的备选纤维铺设角度的弹性本构矩阵的权系数，为角度优化惩罚系数，为角度优化惩罚系数； 计算为： ； ； ；宏观结构拓扑优化设计变量、微观纤维铺设角度设计变量、对体积约束的灵敏度、、为： ， ，； S10：进入优化迭代循环，重复步骤S4‑S9，直至满足收敛标准，实现三维纤维增强复合材料多尺度变刚度优化设计。

如需购买、转让、实施、许可或投资类似专利技术，可联系本专利的申请人或专利权人西北工业大学;中国飞机强度研究所，其通讯地址为：710068 陕西省西安市碑林区友谊西路127号；或者联系龙图腾网官方客服，联系龙图腾网可拨打电话0551-65771310或微信搜索“龙图腾网”。

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