本书基于均匀化方法对MSTO设计开展了讨论分析和研究。首先,基于逆向均匀化方法设计了具有不同极限属性的一系列梯度基础点阵结构,进而提出了一种极限各向异性点阵结构的构建和参数化表征的方法,并在此基础上实施了三维结构件的点阵结构填充拓扑优化设计;然后进一步地,将点阵结构的材料属性域扩展,引入实体和空隙材料,提出了一种基于有序多相材料插值模型的多尺度LSHS拓扑优化设计方法,实现了LSHS设计中多参数定义的多相材料协同优化;之后,将多变量点阵结构参数场优化技术引入自由拓扑微结构的多尺度设计方法,并以多变量点阵结构参数场优化结果作为宏观结构响应特征,提出了一种综合反映宏观结构局部承载量级和主应力状态的聚类优化策略,并以此实现了自由拓扑微结构的综合聚类MSTO设计;最后,针对点阵结构的陶瓷材料、纤维复材、和树脂基材料增材制造,从可制造性角度和强度设计原则对已建立点阵结构拓扑优化方法进行改进与创新,并对改进后的优化结果进行增材试制及性能验证。
刘继凯,山东大学机械工程学院教授,博士生导师,齐鲁青年学者。2015年博士毕业于加拿大阿尔伯塔大学,2016年2月到9月在阿尔伯塔大学从事博士后研究,2016年10月至2018年10月在美国匹兹堡大学ANSYS增材制造实验室做博士后研究工作。主要研究方向包括结构拓扑优化、增材制造工艺与装备、增减材复合制造等。主持国家自然科学基金、装备预研共用技术项目、装备预研快速扶持项目、科技部重点研发项目子课题、山东省重点研发计划项目等国家及省部级项目。至今以第一或通讯作者身份发表SCI检索论文51篇(其中ESI高被引5篇,中科院一区论文19篇),谷歌学术引用超过3500次,连续4年入选全球前2%顶尖科学家榜单。担任Materials Science in Additive Manufacturing, Frontiers in Mechanical Engineering (IF:2.3),Current Computer Science期刊编委,担任Virtual and Physical Prototyping (IF:10.6), International Journal of Computer Integrated Manufacturing (IF:4.1), Mathematical Biosciences and Engineering (IF:2.6)期刊客座编辑,并担任了三十余个国际期刊的审稿人。曾受邀前往加拿大滑铁卢大学、香港中文大学等世界知名高校做专题学术报告。担任机械工程学会增材制造技术分会委员,中国图学学会智能工厂专业委员会委员,山东省工业技术研究院增材制造协同创新中心共建负责人。获教育部科技进步二等奖1项。