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龙图腾网恭喜南京理工大学申请的专利考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化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：CN116825251B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-06-20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：202310788409.3，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化方法是由刘润蕊;汤海斌;唐丹娜;季陈倍设计研发完成，并于2023-06-29向国家知识产权局提交的专利申请。

本考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化方法在说明书摘要公布了：本发明适用于材料结构优化设计领域，提供了考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化方法，包括以下步骤：测定横观各向同性材料的不同方向的独立参数；得到横观各向同性材料在沿打印丝材方向和垂直丝材方向的柔度矩阵；构建适用于横观各向同性材料的单元刚度矩阵求解模型；组装得整体刚度矩阵；以最小化结构柔度为目标，以结构相对体积分数为约束，利用柔度和相对体积分数对设计变量的灵敏度进行迭代求解，当前设计满足体积约束，前后两次迭代的设计变量的绝对值之差小于预设值或循环次数大于最大循环次数时，迭代结束，得到最优结构。本发明使得拓扑优化结果充分考虑到熔融沉积方式和丝材制造过程的特性，提升拓扑优化结构的力学性能。

本发明授权考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化方法在权利要求书中公布了：1.考虑回字路径下短碳纤维复材横观各向同性拓扑优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 步骤一，用短碳纤维增强复合丝材打印实验试样，测定横观各向同性材料的不同方向的独立参数； 步骤二，根据独立参数初始化设计变量参数，由广义胡克定律得横观各向同性材料在沿打印丝材方向和垂直丝材方向柔度矩阵S1和S2； 步骤三，基于八节点正六面体单元的各向同性材料有限元分析求解单元刚度矩阵模型，构建适用于横观各向同性材料的单元刚度矩阵求解模型； 步骤四，基于改进的各向同性材料惩罚方法，将单元刚度矩阵插值后，根据每个单元中每个节点自由度位移受其它节点的影响，组装得到整体刚度矩阵K； 步骤五，根据公式KU＝F求解得到节点位移矢量U，以最小化结构柔度为目标，以结构体积为约束，建立横观各向同性材料的拓扑优化模型； 步骤六，根据单元刚度矩阵与设计变量的关系以及节点位移矢量U，求解目标函数对设计变量的灵敏度； 步骤七，使用标准最优性准则算法，以最小化结构柔度为目标，以结构相对体积分数为约束，利用柔度和相对体积分数对设计变量的灵敏度进行迭代求解，迭代过程中，若当前设计不满足相对体积约束，或前后两次迭代的设计变量的绝对值之差大于预设值时，返回步骤四进行新一轮的迭代优化，否则，进行步骤八； 步骤八，如果当前设计满足体积约束，前后两次迭代的设计变量的绝对值之差小于预设值或循环次数大于最大循环次数时，迭代结束，得到横观各向同性材料拓扑优化的最优结构，所述独立参数通过压缩和剪切实验测定，独立参数包括E1、E2、v12、v23以及G12，E1为X方向的弹性模量，E2为Y和Z方向的弹性模量，v12为在X方向的应变与Y方向应变之比，v23为在Y方向应变与Z方向应变之比，G12表示XY面的抗剪强度，所述整体刚度矩阵K的计算公式为： 其中，E1为主方向为X方向单元的弹性模量，E为主方向为Y方向单元的弹性模量p为惩罚因子，建立横观各向同性材料的拓扑优化模型为： findx＝[x1,x2,…,xe…,xn]T x∈χ，χ＝{x∈Rn:0≤x≤1}，求解目标函数对设计变量的灵敏度： 其中，横向单元的节点位移向量，为竖向单元的节点位移向量。

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