题目：面向激光粉末床熔融金属增材制造抗变形的结构拓扑优化设计
主讲人：张治东 教授
时间：2025年11月24日(星期一) 10.30-12.00
地点：南校区理学院308会议室
主办单位：理学院
主讲人简介：
张治东，博士，西北工业大学教授、博导，博士毕业于加拿大滑铁卢大学，师从加拿大工程院院士Ehsan Toyserkani。主要从事空天飞行器薄壁结构工艺-材料-结构一体化设计方法、面向选区激光熔化增材制造的工艺仿真与结构优化设计方法。主持及参与多项国家级项目；先后参与国家自然科学重大研究计划等科研项目4项。累计发表包括ESI高被引论文的高质量论文17篇。获中国青年“五四”奖章团队，入选2023年国家海外人才引进青年人才。所在团队为中国科学院院士张卫红教授领导下的“空天结构技术攻坚团队”。
摘要：
航空航天技术的持续进步，对飞行器结构设计与制造提出了更高要求与更多挑战。为突破传统技术限制、实现更高性能结构的研制，必须探索新结构形式与新型制造工艺。拓扑优化与增材制造的深度融合，为现代结构设计制造一体化提供了强有力的工具，在重大装备的研制、生产与运维全周期中展现出广阔的应用前景。
然而，作为最重要的增材制造技术之一的激光粉末床熔融（LPBF），在制造航空航天轻量化复杂结构过程中，仍面临残余应力大、打印易变形、微观组织难以控制等核心挑战。为应对这些问题，本研究通过高精度熔池多物理场仿真与微观组织预测，揭示了工艺参数对成形形貌与缺陷形成的影响机制；建立了跨尺度高效工艺仿真模型，实现了从微米级熔池到厘米级构件变形的精准预测；进一步提出了综合考虑打印残余应力与真实服役应力的拓扑优化方法，并将其集成于自主开发的大规模并行仿真软件中。通过这些方法，显著降低了关键结构的最大残余应力，有效抑制了打印变形，为高性能空天装备的增材制造提供了从“机理仿真”到“智能设计”的完整技术解决方案。
