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龙图腾网获悉中国直升机设计研究所申请的专利一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化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：CN119442463B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-16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：202411434346.2，技术领域涉及：G06F30/15；该发明授权一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化设计方法是由徐瑞;喻国瑞;张昊;高用玺设计研发完成，并于2024-10-15向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化设计方法在说明书摘要公布了：本发明属于直升机桨毂结构、结构优化设计领域，具体涉及一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化设计方法。本发明将主桨毂中央件的刚度、疲劳、质量考虑到结构优化设计中，基于直升机疲劳设计理论，考虑典型的累积损伤理论提出可以等效桨毂中央件疲劳性能的等效疲劳动应力，并将等效疲劳动应力作为拓扑优化设计的约束，通过结果拓扑优化方法实现主桨毂中央件的正向优化设计。

本发明授权一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化设计方法在权利要求书中公布了：1.一种考虑疲劳性能的典型主桨毂中央件拓扑优化设计方法，其特征在于，包括： 步骤一：获取与主桨毂中央件连接的结构接口；确定主桨毂中央件的设计载荷以及使用工况； 步骤二：基于主桨毂中央件连接的结构接口，建立一个初始优化设计区域， 步骤三：将初始优化设计区域划分为可设计区域和不可设计区域并对可设计区域和不可设计区域分别进行网格划分得到有限元模型和有限元网格密度矩阵ρ； 步骤四：根据直升机桨毂中央件的使用工况，对建立的有限元模型施加边界条件，按照桨毂中央件的设计载荷完成多载荷工况的加载；有限元计算完成后得到结构位移矩阵U、结构应力矩阵σ、结构刚度矩阵K、结构应变矩阵B、结构质量M； 步骤五：确定“桨毂中央件等效疲劳动应力”与“疲劳寿命”的等效替换关系：，其中，为桨毂中央件等效疲劳动应力，为疲劳寿命，和为材料常数，为屈服极限，为对称循环加载的安全疲劳极限，为结构平均载荷对应的结构应力； 步骤六：根据有限元网格密度矩阵ρ、结构位移矩阵U、结构应力矩阵σ、结构刚度矩阵K、结构应变矩阵B、结构质量M，建立考虑疲劳性能的主桨毂中央件拓扑优化列式： 其中，为结构单元数量，e为单元编号，为载荷工况数量，第个工况下结构刚度，为单元e的相对密度，表示第r个工况的位移列向量，表示第r个工况的刚度矩阵表示第r个工况的载荷，表示第r个工况的第一主应力，表示第r个工况对应计算得到的等效疲劳动应力，表示为结构的质量，为结构设计允许的最大质量； 步骤七：计算步骤六中主桨毂中央件拓扑优化列式中目标函数关于设计变量的导数、约束函数关于设计变量的导数； 步骤八：根据设计变量的导数、约束函数关于设计变量的导数更新设计变量的数值； 步骤九：判断更新后的设计变量与上一步设计变量的差值是否满足收敛标准，若设计变量不收敛，则将更新后的设计变量带入第三步更新有限元模型；如果设计变量收敛，继续步骤十； 步骤十：将设计变量矩阵以切片形式输出为STL文件； 步骤十一：将STL文件导入三维几何建模软件得到直升机主桨毂中央件轮廓，按照直升机主桨毂中央件轮廓建立主桨毂中央件数模； 步骤十二：将主桨毂中央件数模进行有限元建模，施加与优化相同的边界条件进行有限元分析，根据分析结果进一步校核是否满足主桨毂中央件拓扑优化的约束条件； 步骤十三：根据步骤十二中的有限元分析结果对主桨毂中央件进行局部优化调整，实现直升机桨毂中央件的最终结构详细设计。

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