近年來(lái),增材制造技術(shù)獲得了廣泛關(guān)注與快速發(fā)展,有望推動(dòng)制造業(yè)的新一輪技術(shù)變革。充分利用增材制造可以加工幾乎任意復(fù)雜模型的優(yōu)良特性,開(kāi)展面向增材制造的創(chuàng)新設(shè)計(jì)方法研究,是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)輕量化、設(shè)計(jì)引導(dǎo)制造、功能驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)的重要途徑。作為結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的重要手段,拓?fù)鋬?yōu)化能夠?qū)崿F(xiàn)多載荷、多工況約束下的材料最優(yōu)分布,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)零件減重增效的應(yīng)用需求,還可以顯著降低材料成本,提高生產(chǎn)效率。將拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法與增材制造技術(shù)相結(jié)合,能夠更好地發(fā)揮創(chuàng)造力與先進(jìn)制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì),優(yōu)化結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)空間。然而,傳統(tǒng)的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法并未充分考慮增材制造技術(shù)引入的新的工藝約束問(wèn)題,表現(xiàn)為優(yōu)化結(jié)果中可能存在懸垂區(qū)域或者封閉空腔等。為確保制造過(guò)程的穩(wěn)定性,角度過(guò)大或距離過(guò)長(zhǎng)的懸垂區(qū)域需要添加支撐結(jié)構(gòu),不但容易降低成形效率,而且還會(huì)導(dǎo)致額外的材料消耗。如何將尺寸、懸垂、空腔等增材制造工藝約束有效集成到拓?fù)鋬?yōu)化過(guò)程中,是面向增材制造的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題。鑒于此,本文以增材制造懸垂特征約束為研究對(duì)象,以支撐最小化為設(shè)計(jì)目標(biāo),研究了面向增材制造懸垂約束的拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法,具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:（1）系統(tǒng)總結(jié)了拓?fù)鋬?yōu)化... 

【文章來(lái)源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．?１增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)合的成功案例??圖１．１中這些看起來(lái)異常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)均離不開(kāi)拓?fù)鋬?yōu)化（ＴｏｐｏｌｏｇｙＯｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ，ＴＯ）??

傳統(tǒng)的制造方式，例如銑削、切割、鉆孔等，是從整塊材料逐漸去除多余部分以達(dá)??到最終所需構(gòu)型的制造方式，因此被稱(chēng)為“減材制造”。而增材制造是指通過(guò)在需要的部??位逐層沉積或熔化材料來(lái)疊加成形的一類(lèi)新興制造方式。圖１．３展示了增材制造技術(shù)的??主要過(guò)程：將零件的ＳＴＬ格式模型通過(guò)相關(guān)軟件“切片”成適當(dāng)厚度的層，規(guī)劃打印路??徑并設(shè)置加工參數(shù)等，將加工材料按路徑層層順序打印，從而將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成物理零??件。??１．２．１增材制造的主要制造方式??增材制造技術(shù)可以通過(guò)多種方式分類(lèi)，根據(jù)材料的不同，可分為金屬絲材、金屬粉??末和非金屬材料，根據(jù)熱源分類(lèi)有激光、電子束、等離子弧、電弧等，根據(jù)材料添加的??形式又可分為鋪粉、送粉和送絲方式［８］。表１．１為當(dāng)前存在的幾種増材制造技術(shù)分類(lèi)，??其中比較成熟的有以下幾種技術(shù)：??德?Ｉｉ?Ｉ?ｆ??＿＿＿＿＿??Ｌ．＿＿?麵１，１??ＣＡＤ模型?分層切片?逐層打印??圖１．３增材制造技術(shù)的主要流程??２??

缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)結(jié)果幾何高度復(fù)雜Ｉ?ｔ?Ｉ優(yōu)點(diǎn)：能夠考慮復(fù)雜工況與約束??拓?fù)鋬?yōu)化??圖１．２增材制造與拓?fù)鋬?yōu)化優(yōu)劣互補(bǔ)??１．２增材制造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀??傳統(tǒng)的制造方式，例如銑削、切割、鉆孔等，是從整塊材料逐漸去除多余部分以達(dá)??到最終所需構(gòu)型的制造方式，因此被稱(chēng)為“減材制造”。而增材制造是指通過(guò)在需要的部??位逐層沉積或熔化材料來(lái)疊加成形的一類(lèi)新興制造方式。圖１．３展示了增材制造技術(shù)的??主要過(guò)程：將零件的ＳＴＬ格式模型通過(guò)相關(guān)軟件“切片”成適當(dāng)厚度的層，規(guī)劃打印路??徑并設(shè)置加工參數(shù)等，將加工材料按路徑層層順序打印，從而將數(shù)字模型轉(zhuǎn)換成物理零??件。??１．２．１增材制造的主要制造方式??增材制造技術(shù)可以通過(guò)多種方式分類(lèi)，根據(jù)材料的不同，可分為金屬絲材、金屬粉??末和非金屬材料，根據(jù)熱源分類(lèi)有激光、電子束、等離子弧、電弧等，根據(jù)材料添加的??形式又可分為鋪粉、送粉和送絲方式［８］。表１．１為當(dāng)前存在的幾種増材制造技術(shù)分類(lèi)，??其中比較成熟的有以下幾種技術(shù)：??德?Ｉｉ?Ｉ?ｆ??＿＿＿＿＿??Ｌ．＿＿?麵１

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3451786