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龙图腾网获悉中国建筑第八工程局有限公司申请的专利拓扑优化桥梁的二次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：CN118917137B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25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：202410957885.8，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权拓扑优化桥梁的二次设计方法是由杨朔;冯明扬;韩立芳;杨燕;吴思远;楼挺设计研发完成，并于2024-07-17向国家知识产权局提交的专利申请。

本拓扑优化桥梁的二次设计方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种拓扑优化桥梁的二次设计方法，包括：初步设计桥梁的形状轮廓和尺寸；生成桥梁的网格结构以确定桥梁的材料分布和几何形状；将网格结构通过缩放和拉伸生成带空腔的3D结构；将3D结构划分为多个分段结构以便于分段结构的3D打印；确定桥梁的筋材及其布置方式以提高桥梁的抗拉和抗裂能力；对二次设计后的桥梁进行有限元分析；判断桥梁的强度、变形和是否合理，若合理，则进行下一步，若不合理，则重复前述步骤；基于3D结构、多个分段结构和桥梁的筋材及其布置方式，生成二次设计结构并生成桥梁的3D打印文件。本发明解决了拓扑优化设计的桥梁存在结构性能不足和制造复杂度高、成本高的问题。

本发明授权拓扑优化桥梁的二次设计方法在权利要求书中公布了：1.一种拓扑优化桥梁的二次设计方法，其特征在于，包括以下步骤： a、初步设计桥梁的形状轮廓和尺寸； b、通过拓扑优化算法计算生成所述桥梁的网格结构以确定所述桥梁的材料分布和几何形状； c、将所述网格结构通过缩放和拉伸生成带空腔的3D结构； d、将所述3D结构沿所述桥梁的长度方向划分为多个分段结构以便于所述分段结构的3D打印； e、基于分段后的桥梁的应力分布和受力情况，确定所述桥梁的筋材及其布置方式以提高所述桥梁的抗拉和抗裂能力； f、对二次设计后的所述桥梁进行有限元分析； g、基于有限元分析结构，判断所述桥梁的强度、变形和稳定性是否合理，若合理，则进行下一步，若不合理，则重复步骤b～f； h、基于所述3D结构、所述多个分段结构和所述桥梁的筋材及其布置方式，生成二次设计结构； i、基于所述二次设计结构，生成所述桥梁的3D打印文件； 通过拓扑优化算法计算生成所述桥梁的网格结构的步骤包括： 定义设计区域，确定其几何形状、尺寸以及荷载和边界条件； 有限元建模，将设计区域划分有限元网格，确定非设计区域与设计区域，并施加荷载和边界条件； 建立数学模型，定义优化目标和约束条件，形式如下式所示： 优化目标写成目标函数f0，该函数是密度场ρ的函数，目标函数是最小化结构重量、最大化刚度，约束条件是等式约束R、不等式约束G和密度约束ρ； 初始设计，即设置拓扑优化算法的初始估计； 有限元模拟，即通过有限元模拟获得初始设计的结构响应； 敏感度分析，计算目标函数f0对设计变量ρ的导数，通过敏感度分析，识别哪些区域对目标函数的影响最大，从而指导材料在设计区域内的重新分布和优化； 数学优化算法，使用数学优化算法更新设计变量ρ，形成拓扑优化中间设计，计算对应的目标函数f0ρ和约束函数Rρ,uρ和Gρ,uρ； 收敛条件判断，即判断收敛条件是否满足，若满足则停止迭代，反之则继续迭代； 最终设计，生成最终的优化设计，包含确定的材料分布和几何形状。

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