【摘要】：傳統(tǒng)多孔結(jié)構(gòu)構(gòu)型型式單一、缺乏科學(xué)設(shè)計方法的指導(dǎo),為了從拓?fù)錁?gòu)型角度設(shè)計抗剪切性能更優(yōu)的周期性點陣結(jié)構(gòu),基于拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù),以周期性單胞為研究對象,以其切變模量最大為目標(biāo),以結(jié)構(gòu)的材料用量和力學(xué)控制方程為約束條件,利用能量均勻化方法建立基于宏觀力學(xué)性能的細(xì)觀點陣結(jié)構(gòu)的優(yōu)化模型,通過改進(jìn)的優(yōu)化算法求解模型,得到了一種宏觀上的拓?fù)溥吔缜逦闹芷谛渣c陣結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)優(yōu)化結(jié)果,在考慮胞元非等壁厚和橫向剪切變形影響條件下進(jìn)行等效材料力學(xué)性能分析,得到剪切性能關(guān)于微結(jié)構(gòu)胞元幾何參數(shù)的表征,同時加工制造了優(yōu)化得到的周期性點陣結(jié)構(gòu),并進(jìn)行了剪切力學(xué)性能測試。從理論分析和性能試驗兩個方面與六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)相應(yīng)的切變模量進(jìn)行對比,結(jié)果表明,經(jīng)優(yōu)化得到的周期性點陣結(jié)構(gòu)切變模量有大幅提升、抗剪切性能更優(yōu)越。驗證了所提出方法能有效地應(yīng)用于周期性點陣結(jié)構(gòu)抗剪切性能的優(yōu)化設(shè)計。
[Abstract]:In order to design periodic lattice structures with better shear resistance from the point of view of topological configuration, the traditional porous structure is simple and lacks the guidance of scientific design method. Based on topology optimization technology, periodic unit cells are taken as the research object. Aiming at the maximum shear modulus and taking the material content and mechanical control equation of the structure as the constraint conditions, the optimization model of meso-lattice structure based on macroscopic mechanical properties is established by energy homogenization method. By using the improved optimization algorithm to solve the model, a periodic lattice structure with clear topological boundary is obtained. Then according to the optimization results, the mechanical properties of the equivalent materials are analyzed under the condition of cell non-equal wall thickness and transverse shear deformation, and the properties of the shear properties about the geometric parameters of the microstructural cells are obtained. At the same time, the optimized periodic lattice structure was fabricated and the shear mechanical properties were tested. The theoretical analysis and performance test are compared with the corresponding shear modulus of hexagonal honeycomb structure. The results show that the optimized shear modulus of periodic lattice structure is greatly improved and the shear resistance is better. It is verified that the proposed method can be effectively applied to the optimal design of shear resistance of periodic lattice structures.
【作者單位】： 三峽大學(xué)機(jī)械與動力學(xué)院;三峽大學(xué)水電機(jī)械設(shè)備設(shè)計與維護(hù)湖北省重點實驗室;悉尼科技大學(xué)電機(jī)機(jī)械和機(jī)械電子系統(tǒng)工程學(xué)院;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(51105229,51475265) 湖北省杰出青年基金(2013CFA022) 湖北省科技支撐計劃對外科技合作(2015BHE026) 湖北省教育廳科學(xué)研究計劃(D20161205)資助項目
【分類號】：TB383.4

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本文編號：2119594