结合有限元与原子模拟设计无人机：一种教学方法

提出了一种用于无人机建模的教学式多尺度方法。具体而言，我们分别利用有限元与原子模拟在宏观与微观尺度上研究无人机结构。进行结构分析的目的是为无人机配备特定传感器与测量仪器，以探测火山喷发后大气中火山灰、SO2、CO2及其他污染物的存在。我们表明，通过用由聚苯乙烯芯、碳纤维蒙皮与环氧基体构成的夹层建模无人机管状结构，与标准商用无人机相比，每个机臂可减重7克，尽管观察到机械性能略有下降。此外，利用原子级分子动力学模拟研究了聚苯乙烯链的分子结构，提供了关于聚合物链局部结构的进一步信息。通过对无人机机体与着陆支撑进行拓扑优化技术，可获得额外的减重改进。