王佳优 ，孙 健

（1.中国航发北京航空材料研究院，北京 100095；2.先进高温结构材料科技重点实验室，北京 100095；3.中国航空发动机集团材料检验与评价重点实验室，北京 100095；4.航空材料检测与评价北京市重点实验室，北京 100095）

0 引言

微桁架材料（点阵材料）是一种新型多功能材料，其承载能力强、轻量化程度高、可设计空间大，独特的孔隙结构为其多功能复合提供了空间与可能，如强化传热、减震降噪和能量吸收等，是航空结构设计应用中极具潜力和发展的材料[1-5]。由于制备工艺的限制，目前微桁架材料通常作为夹层结构的芯层使用，其可设计性没有得到充分的发挥[6-8]。

金属增材制造技术（如激光选区融化）的出现解决了微桁架材料在制备方面的限制，极大地拓展了微桁架材料的设计空间[9-11]。如可以实现微桁架整体的孔隙率和孔径的梯度变化、可以与板、壳、实体等其他几何形状结构任意结合。在航空结构件中填充微桁架材料有望进一步减轻结构质量，而增材制造技术能够确保其设计的可制造性；因此，研究含微桁架填充的结构设计理论和方法具有重要的理论意义和实际应用价值。

拓扑优化是优化领域最为先进的设计技术，通过设定目标函数、设计变量、约束条件，建立数学模型进行自动的创新结构构型设计[12-14]。将先进的拓扑优化设计技术和先进的增材制造技术结合能够各自取长补短，成为结构设计最有潜力的发展方向。含微桁架填充的结构拓扑优化设计方法目前尚处于初步探索阶段，主要集中于单一单胞的均匀桁架结构，局限性很大。……