2025北京市虚拟仿真创意设计大赛—共性技术论坛（七）结构拓扑优化技术及工业软件

一、报告人介绍

杜建镔 清华大学航天航空学院副教授，亚洲结构与多学科优化学会（ASSMO）理事，国际期刊《结构与多学科优化》（SAMO）编委，北京优解未来科技有限公司首席科学家。在结构振动声学拓扑优化领域做出了一系列有影响力的成果，近年研究兴趣主要集中在拓扑优化基础理论、超材料拓扑优化设计、拓扑优化结果的自动CAD重构、拓扑优化高效高精度算法以及拓扑优化工业软件研发等方面。在国内外专业期刊和会议上发表论文100余篇，担任国际期刊SAMO编委（2017年起），担任亚洲结构与多学科优化学会理事（2018年起），多次担任国际会议科学委员会委员和分会场主席。

二、报告内容

在工业领域特别是航天航空领域，结构轻量化是一个永恒的目标，而现代工业发展对系统的性能指标也提出了更为全面的要求，如要求设计出满足包括刚度、强度、气动、振动、声学、热学、电磁、隐身等多种物理准则和约束的高质量的集成系统，其中，作为各种功能载体的结构的设计具有十分重要的地位。目前，传统的主要基于经验、计算加校核的调整式设计已难以满足日益增长的苛刻的设计要求，采用更为理性和系统的优化方法来辅助设计逐渐受到重视。特别的，以CAD造型、数学规划和有限元分析为基础的现代结构优化技术逐渐开始用于工程中从宏观结构到微观结构/材料系统设计的各个领域。近三十年来，结构优化的形式已从尺寸和形状参数优化进一步拓展到了能完全改变整体和局部结构布局的拓扑优化，后者在系统或产品的早期概念性设计阶段即可发挥重要作用，对系统或产品性能的提升至为关键。报告首先介绍结构拓扑优化的相关概念、模型和算法，其中重点介绍被广泛应用的基于SIMP模型的变密度设计方法，该方法将拓扑优化问题转化为材料在固定的空间网格中的0-1分布问题，并通过适当的正则化处理消除问题的病态。报告通过举例并结合报告人自身的科研工作介绍拓扑优化方法在现代工业领域中面向传力、减振、降噪、超材料设计以及工业软件开发等的各种应用情况和进展。