增材制造（Addictive Manufacturing）通過(guò)材料層層累積的方式能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的制備。然而,此工藝過(guò)程通常需要添加支撐結(jié)構(gòu),以避免大懸挑部位在制造工程中出現(xiàn)坍塌。此外,增材制造過(guò)程中熱量的大量匯入會(huì)產(chǎn)生較大的溫度梯度,引發(fā)嚴(yán)重的翹曲變形和殘余應(yīng)力,需要合理添加支撐結(jié)構(gòu)以限制翹曲、增強(qiáng)熱擴(kuò)散減少溫度梯度�，F(xiàn)有增材制造技術(shù)生成的支撐結(jié)構(gòu)通常處于材料過(guò)度添加狀態(tài),對(duì)支撐合理設(shè)計(jì)從而降低制造成本成了關(guān)鍵問(wèn)題。引入先進(jìn)拓?fù)鋬?yōu)化技術(shù)設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)性能優(yōu)異且能夠被制造的支撐結(jié)構(gòu)也是主要技術(shù)難點(diǎn)。本文將針對(duì)支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題,考慮增材制造過(guò)程中的熱力耦合瞬態(tài)效應(yīng)影響,研究建立考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)的理論和方法;以此為基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)基于考慮熱力耦合瞬態(tài)效應(yīng)的結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法的支撐結(jié)構(gòu)宏觀構(gòu)型設(shè)計(jì)、面向增材制造的點(diǎn)陣材料支撐結(jié)構(gòu)材料微結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件的熱變形和熱應(yīng)力緩和。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下:（1）考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法。增材制造成形過(guò)程中結(jié)構(gòu)經(jīng)歷嚴(yán)重的強(qiáng)熱力耦合作用、瞬態(tài)效應(yīng)。支撐結(jié)構(gòu)構(gòu)型設(shè)計(jì)必須考慮熱力耦合環(huán)境和瞬態(tài)效應(yīng)的影響。本文首先研究支撐結(jié)構(gòu)的構(gòu)... 

【文章來(lái)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(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 面向增材制造的拓?fù)鋬?yōu)化問(wèn)題研究
    1.3 熱力學(xué)問(wèn)題研究進(jìn)展
    1.4 增材制造研究現(xiàn)狀
        1.4.1 增材制造外加支撐研究現(xiàn)狀
        1.4.2 增材制造自支撐研究現(xiàn)狀
    1.5 本文主要工作
2 考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法
    2.1 引言
    2.2 熱力耦合問(wèn)題研究方法
        2.2.1 控制方程
        2.2.2 優(yōu)化列式
        2.2.3 敏度分析
    2.3 考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合結(jié)構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化方法實(shí)現(xiàn)流程及示意圖
    2.4 數(shù)值算例
        2.4.1 算例1:考慮四角點(diǎn)固定的四點(diǎn)熱源結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        2.4.2 算例2:考慮四角點(diǎn)固定的中心點(diǎn)熱源結(jié)構(gòu)優(yōu)化
        2.4.3 算例3:考慮對(duì)流邊界條件的四點(diǎn)熱源結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    2.5 小結(jié)
3 考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合支撐結(jié)構(gòu)宏觀構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 考慮瞬態(tài)效應(yīng)的熱力耦合支撐結(jié)構(gòu)問(wèn)題
        3.2.1 等效問(wèn)題模型
        3.2.2 優(yōu)化列式
        3.2.3 敏度分析
    3.3 支撐結(jié)構(gòu)防翹曲變形的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
        3.3.1 單層打印狀態(tài)支撐結(jié)構(gòu)防翹曲變形的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.2 往返打印狀態(tài)下支撐結(jié)構(gòu)防翹曲變形的優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.3 被支撐件為凹凸表面下支撐結(jié)構(gòu)防翹曲變形的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
        3.3.4 支撐域含孔洞時(shí)支撐結(jié)構(gòu)防翹曲變形的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    3.4 支撐結(jié)構(gòu)性能分析
        3.4.1 分析方法
        3.4.2 ANSYS建模過(guò)程
        3.4.3 單層打印支撐優(yōu)化結(jié)構(gòu)仿真分析
        3.4.4 往返打印支撐優(yōu)化結(jié)構(gòu)仿真分析
    3.5 小結(jié)
4 面向增材制造的點(diǎn)陣材料支撐結(jié)構(gòu)的微結(jié)構(gòu)構(gòu)型優(yōu)化設(shè)計(jì)方法
    4.1 引言
    4.2 微單胞構(gòu)建方法
    4.3 微結(jié)構(gòu)各參數(shù)等效方法
        4.3.1 周期性單胞的熱傳導(dǎo)系數(shù)等效方法
        4.3.2 周期性單胞的彈性模量等效方法
        4.3.3 周期性單胞的熱膨脹系數(shù)等效方法
        4.3.4 微單胞等效參數(shù)值
    4.4 點(diǎn)陣材料支撐結(jié)構(gòu)建立方法
        4.4.1 計(jì)算流程
        4.4.2 點(diǎn)陣材料支撐結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
    4.5 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Novel implementation of homogenization method to predict effective properties of periodic materials[J]. Geng-Dong Cheng,Yuan-Wu Cai,Liang Xu.  Acta Mechanica Sinica. 2013(04)
[2]快速成型技術(shù)研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 劉昌云.  鑄造技術(shù). 2012(06)
[3]鈦合金激光直接成形過(guò)程中熱力耦合場(chǎng)的數(shù)值模擬[J]. 孔源,劉偉軍,王越超,卞宏友,趙宇輝.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2011(24)
[4]TiAl合金表面激光重熔等離子噴涂MCrAlY涂層熱力耦合有限元分析[J]. 王東生,田宗軍,沈理達(dá),劉志東,邱明波,黃因慧.  應(yīng)用激光. 2008(02)
[5]激光熔覆過(guò)程熱力耦合有限元應(yīng)力場(chǎng)分析[J]. 郝南海,陸偉,左鐵釧.  中國(guó)表面工程. 2005(01)
[6]光固化快速成型中零件非水平下表面的支撐設(shè)計(jì)規(guī)則研究[J]. 洪軍,唐一平,盧秉恒,武殿梁.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2004(08)

博士論文
[1]鋁熱擠壓模具熱力耦合數(shù)值分析與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 倪正順.中南大學(xué) 2006

碩士論文
[1]增材制造結(jié)構(gòu)熱變形緩和優(yōu)化與考慮尺寸約束的構(gòu)型設(shè)計(jì)[D]. 白偉.大連理工大學(xué) 2016



本文編號(hào)：3632624