Разработка и экспериментальное подтверждение метода топологической оптимизации анизотропной сплошной среды в механике деформируемого твердого тела с целью синтеза сверхлегких силовых конструкций

В рамках исследования предполагается разработать и экспериментально верифицировать метод учета анизотропии материала в задачах топологической оптимизации для повышения точности проектирования и снижения массы конструкций. Метод предполагает решение связанной задачи топологической оптимизации анизотропных конструкций и расчета анизотропии свойств материала на общей расчетной сетке. Актуальность исследования состоит в том, что известные методы пространственной топологической оптимизации представлены в изотропной постановке, что приводит к неэффективному использованию в конструкциях анизотропных материалов. Научная новизна исследования заключается в решении связанной задачи анизотропной топологической оптимизации и расчета анизотропии свойств материала на общей расчетной сетке, задании полного тензора упругости в каждой точке пространства и вычисления частных производных целевой функции и функции огранчений по проектным переменным в анизотропной постановке и определение анизотропии конструкций из неоднородных материалов с использованием тела переменной пористости. Основной результат исследования - обобщение метода топологической оптимизации на случай проектирования конструкций из анизотропных материалов. Полученные в рамках работы экспериментальные данные по оценке жесткости, прочности и микроструктуры топологически оптимизированных конструкций позволят настраивать и верифицировать оптимизационные и упругие математические модели.