近日，我中心陶瓷增材制造研究团队在多孔结构设计领域取得重要进展，提出一种包含圆形、多边形和B样条三种孔隙边界的显式多孔结构设计新方法。该方法通过优化设计变量与参数调控，有效解决了传统拓扑优化中的计算稳定性与约束复杂性问题，为提升结构性能开辟了新路径。相关研究成果以“A novel explicit porous structure design method”为题发表于国际权威期刊Composite Structures上。

多孔结构设计在材料科学、工程制造等领域具有重要应用价值，其性能优化对提升产品轻量化、力学性能及功能适配性至关重要。传统拓扑优化方法虽能实现结构优化，但存在设计变量繁多导致计算效率低下、需额外添加局部体积或连通性约束增加计算负担、几何信息与CAD软件兼容性差等问题，限制了多孔结构的规模化应用与精准调控。

针对上述挑战，研究团队创新设计了基于圆形、多边形和B样条的显式多孔结构方案。该方法通过参数方程明确定义孔隙边界，显著减少设计变量数量，大幅提升计算稳定性。同时，其无需依赖额外局部体积或连通性约束，简化了优化流程；基于边界演化理论的敏感性分析，使参数方程与优化框架高度契合；提供的几何信息可直接与CAD软件对接，省去复杂后处理步骤。此外，该方法支持在优化模型中直接应用几何约束，能根据需求灵活排列孔隙类型并优化参数，从而精准提升结构性能。该研究为多孔结构的高效设计与性能调控提供了多功能平台，有望在航空航天、高端制造等领域推动新型材料与结构的开发应用。

江淮中心智能部组件研究院陶瓷增材制造团队方立雪博士为论文第一作者，合肥工业大学王选副教授为第一通讯作者。该工作得到了江淮中心配套项目和国家自然科学基金委的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.compstruct.2025.119232