發(fā)布時間：2022-02-10 15:10

　　高端裝備制造業(yè)的發(fā)展需要結(jié)合新的設(shè)計方法和制造技術(shù),以實(shí)現(xiàn)設(shè)計制造一體化。拓?fù)鋬?yōu)化是以功能驅(qū)動的創(chuàng)新設(shè)計方法,不依賴于初始構(gòu)型,可以獲得新穎且具有高性能的結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。增材制造技術(shù)在計算機(jī)控制下基于CAD模型逐層累積材料制造結(jié)構(gòu),可制備具有復(fù)雜幾何形式、復(fù)雜材料分布、復(fù)雜層級關(guān)系、復(fù)雜功能組成的結(jié)構(gòu),突破了傳統(tǒng)制造工藝的極限,解決了產(chǎn)品研發(fā)過程中“制造決定設(shè)計”的問題。結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化方法和增材制造技術(shù)可充分發(fā)揮設(shè)計的潛力以及制造的能力,但是拓?fù)鋬?yōu)化和增材制造的結(jié)合仍然存在著以下問題:1)增材制造成型過程中可能會出現(xiàn)結(jié)構(gòu)表面層異質(zhì)以及不確定性問題,影響結(jié)構(gòu)性能;2)拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,轉(zhuǎn)化為增材制造可識別的參數(shù)化模型的復(fù)雜程度高。因此,本文針對以上問題,建立了考慮表面層異質(zhì)的拓?fù)鋬?yōu)化方法和穩(wěn)健性拓?fù)鋬?yōu)化方法,以及幾何特征可識別的混合拓?fù)鋬?yōu)化方法。具體研究內(nèi)容和成果包括:（1）基于SIMP-MMC混合的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法。結(jié)合拓?fù)鋬?yōu)化方法和增材制造技術(shù)需要識別拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果的幾何特征,建立增材制造可識別的參數(shù)化模型。本文提出了基于SIMP-MMC混合的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法,該方法結(jié)合了SIMP... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

拓?fù)鋬?yōu)化的設(shè)計過程

圖 4. 1 優(yōu)化流程圖Fig.4. 1 Flow chart of the optimization design procedure上文所提出的穩(wěn)健性拓?fù)鋬?yōu)化方法進(jìn)行數(shù)值算例驗(yàn)證，選取 M算例，計算過程為以密度的初始值eρ 開始循環(huán)；組裝0K （0ξ = ξ的全局剛度陣）；裝配外力 f，求解方程0 0K U = f，解得位移0U ；- 55 -

8） 檢查是否收斂，不收斂的話轉(zhuǎn)到步驟（2），收斂則跳出循環(huán)，輸出化流程圖見圖 4. 1。 算例 1：MBB 梁圖 4. 2 所示，黑色線框是 MBB 梁的初始設(shè)計域，但是在過濾過程中由于對優(yōu)化結(jié)果的邊界造成影響，因此采用域擴(kuò)展[78]的方法，將設(shè)計域在除了界上下都擴(kuò)展厚度 t，其中 t 不小于第二次過濾半徑2R ，擴(kuò)展后的設(shè)計域區(qū)域。右端簡支，左上角施加單位力。兩步過濾法的過濾半徑分別為R0，即邊界層厚度為 t = 4。在有限元分析中，將內(nèi)部設(shè)計域劃分為 300 × 100數(shù)為擴(kuò)展前設(shè)計域的 40%。考慮兩種幾何不確定性， σ = 0.1， σ = 0.3。 4. 3 給出了確定性設(shè)計問題拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，圖 4. 4，圖 4. 5 分別給出了 σ3時的穩(wěn)健性拓?fù)鋬?yōu)化構(gòu)型。與確定性拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果對比，穩(wěn)健性拓?fù)鋬?yōu)化顯的差異，力的傳遞路徑變得更加簡單，一些細(xì)小的桿件會消失，表 4. 1穩(wěn)健性拓?fù)鋬?yōu)化在不同擾動值下柔順度的均值、標(biāo)準(zhǔn)差以及目標(biāo)函數(shù)的值的均值、標(biāo)準(zhǔn)差都比確定性設(shè)計結(jié)果小，提高了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)健性。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
[1]激光選區(qū)熔化成型零件表面粗糙度研究及在免組裝機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用[D]. 劉睿誠.華南理工大學(xué) 2014



本文編號：3619065