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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺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：CN121365564B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-20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：202511941042.X，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺度优化设计方法是由段尊义;刘晨伟;台智超;蔡胜阳;乔天宇;刘亿;朱继宏设计研发完成，并于2025-12-22向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺度优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺度优化设计方法，属于复合材料结构可靠性优化设计技术领域，本发明构建考虑材料与载荷不确定性的复合材料多尺度可靠性拓扑优化模型；提出一种改进的单循环单向量混沌控制SLSV‑MCC方法，通过采用当前设计点梯度和稳定因子，高效精确地处理概率约束；结合正态分布纤维优化NDFO模型参数化离散纤维角度，实现宏观拓扑与微观纤维路径的同步优化。本发明有效解决了现有方法在面临多尺度、强非线性问题时计算效率低、收敛不稳定的难题，能够得到在不确定性环境下具有高可靠性的轻量化复合材料设计方案。

本发明授权一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺度优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种纤维增强复合材料变刚度可靠性多尺度优化设计方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：定义优化问题并设定参数，明确待优化结构的设计域、边界条件、材料属性及外部载荷工况，量化材料性能与载荷条件的不确定性参数并设定目标可靠度指标； S2：进行结构几何建模与有限元网格划分，区分设计域与非设计域，并为设计域内各单元赋予宏观拓扑设计变量与微观纤维角度设计变量的初始值； S3：组装结构整体刚度矩阵，包括求解结构整体位移向量、力矢量与整体刚度矩阵； S4：以结构总体积为目标函数，以结构柔顺度为约束函数，并基于改进的单循环单向量混沌控制方法，在近似MPP处评估柔顺度值； 所述S4中基于改进的单循环单向量混沌控制方法，在近似MPP处评估柔顺度值时，计算性能函数对随机参数向量的梯度，包括以下分步骤： A1：将所有需要考虑不确定性的材料参数与载荷参数构建为一个随机变量向量，并通过变换将标准正态空间中的点映射回原始随机空间； 变换公式为： 其中，为随机变量向量在原始空间中的取值，为随机变量向量的均值向量，为随机变量向量的标准差向量，为标准正态空间中的点，为当前迭代次数； A2：在当前随机变量向量处，调用有限元分析函数，计算基准的性能函数值； 其中，为基于柔顺度构建的极限状态函数的取值，，为预设的柔顺度约束值，为在随机变量向量所定义的特定材料属性与载荷条件下，通过有限元分析计算得到的结构整体柔顺度值； A3：对随机变量向量的每一个分量依次进行以下操作： 对当前随机变量分量进行微小扰动，创建扰动向量，并令； 其中，为临时扰动向量中的第个分量，为随机变量向量中第个分量的均值，为随机变量向量中第个分量的标准差，为第次迭代时，标准正态空间中点的第个分量，为预设的微小容差，取0.001； 对扰动后的向量进行新的有限元分析，计算性能函数值； 利用中心差分公式，计算性能函数值对当前随机变量分量的偏导数近似值： 其中，为当前随机变量分量； A4：遍历所有随机变量分量后，通过组装获得随机参数向量的梯度； 所述改进的单循环单向量混沌控制方法的MPP更新公式为： 其中，为在第次优化迭代中，标准正态空间内近似的MPP，为随机参数的均值向量，为目标可靠性指标，，为目标失效概率，为标准正态分布的反函数，为随机参数的标准差向量，上标为转置符号，为在MPP更新中引入混沌控制后得到的新方向向量，为第次优化迭代中的MPP，为第次优化迭代中的MPP，为稳定因子，为卷积矩阵，为定义的向量函数； S5：求解目标函数和约束函数对宏观拓扑设计变量与微观纤维角度设计变量的灵敏度信息； 所述目标函数对宏观拓扑设计变量与微观纤维角度设计变量的灵敏度信息为： 所述目标函数为归一化体积，其对宏观拓扑设计变量的灵敏度为1，对微观纤维角度设计变量的灵敏度为0，公式为： 其中，为结构当前体积，为设计域初始总体积，为在有限元模型中，单个单元的面积，为复合材料层合板中单层的厚度，为复合材料层合板的总层数，为有限元模型中的单元总数，为第层复合材料层合板，为有限元模型中的第号单元； S6：将设计变量、目标函数值、约束函数值及灵敏度信息输入优化求解器，得到新的设计变量； S7：判断新的设计变量是否满足预设的收敛标准或是否达到最大迭代次数，若不满足，则返回步骤S3，若满足，则终止迭代并输出最终的优化设计。

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