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摘要
功能梯度结构具有相对密度小，强度高等优异力学性能，其设计与制造得到了广泛的研究。然而不同形状和密度的功能结构的性能具有较大变化，如何在构件中构造形态多变和性能各异的功能梯度结构成为当前研究的重点和难点。因此，本文提出了一种多区域变参数的功能梯度结构拓扑优化方法，在保证构建结构单元连续性的同时，构建了多区域变参数的功能梯度结构。文中将设计域划分为多个区域，并采用Helmholtz PDE方程对每个区域的密度变形进行过滤处理，然后施加不同的局部体积约束。接着将局部约束整合到传统变密度拓扑优化方法中，实现了不同区域生成不同的功能梯度微结构的效果，同时区域之间的结构保持了良好连续性。最后，通过悬臂梁和简支梁多区域功能梯度结构拓扑优化设计和制造，验证了所提方法的有效性。
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