相對于傳統(tǒng)的切削去除材料技術(shù),3D打印具有研發(fā)周期短和可定制化等優(yōu)勢,并且能制造傳統(tǒng)技術(shù)無法加工的復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)。然而受限于3D打印材料成本、打印時間過長等問題,3D打印發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期。現(xiàn)今大多數(shù)3D打印研究主要集中在技術(shù)應(yīng)用上,而對3D打印的源泉“3D模型”卻相對涉及較少。模型的輕量化能節(jié)約耗材,縮短打印時間,還可以實(shí)現(xiàn)實(shí)心模型所不具備的物理特性。因此提出了一種面向3D打印的輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,通過對模型的輕量化這一途徑來解決當(dāng)前問題。以輕量化的晶格模型作為研究對象,新型3D打印格式文件為支撐,圍繞模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化進(jìn)行了如下研究:在闡述3D打印輕量化結(jié)構(gòu)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,依據(jù)現(xiàn)有建模方法,通過對晶格結(jié)構(gòu)的排列方式與偏置方式對比分析,確立了適合優(yōu)化的晶格模型建模理論方法,并完善了晶格單元庫。通過對新型3D打印模型的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行剖析,利用組件與可擴(kuò)展的特性,將晶格元素進(jìn)行內(nèi)核擴(kuò)展,賦予模型新的數(shù)據(jù)特征,并提出了一種基于晶格的二次幾何擴(kuò)展方法。依據(jù)彈性力學(xué)理論,通過有限元的分析方法確立不同晶格結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性�；诙嗄繕�(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化方法,以晶格桿徑、殼體內(nèi)表面節(jié)點(diǎn)為設(shè)計(jì)變量,以晶格桿徑、殼體...

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景與意義
    1.2 3D打印中的結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究現(xiàn)狀
        1.2.1 3D打印工藝研究現(xiàn)狀
        1.2.2 3D打印模型結(jié)構(gòu)研究現(xiàn)狀
        1.2.3 3D打印數(shù)字化研究現(xiàn)狀
    1.3 論文研究內(nèi)容與構(gòu)架
第二章 基于晶格結(jié)構(gòu)的輕量化建模
    2.1 實(shí)體模型抽殼方法研究
    2.2 殼體模型填充方案研究
        2.2.1 晶格結(jié)構(gòu)的排列方式
        2.2.2 晶格與殼體結(jié)合的偏置方式
    2.3 晶格模型的建模方法
        2.3.1 提取或生成骨架線
        2.3.2 建立晶格單元體模型
        2.3.3 晶格模型創(chuàng)建流程
    2.4 本章小結(jié)
第三章 基于晶格結(jié)構(gòu)的幾何擴(kuò)展
    3.1 3MF數(shù)據(jù)架構(gòu)
        3.1.1 組件結(jié)構(gòu)
    3.2 晶格結(jié)構(gòu)的幾何擴(kuò)展
        3.2.1 對象
        3.2.2 晶格元素
        3.2.3 晶格元素的二次擴(kuò)展
    3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于彈性力學(xué)的晶格結(jié)構(gòu)研究
    4.1 線性彈性問題
        4.1.1 彈性力學(xué)基本方程及邊界條件
        4.1.2 有限元分析中的四面體單元
    4.2 模擬晶格矩形梁
    4.3 基于Nastran的模型仿真分析
        4.3.1 仿真分析預(yù)處理
        4.3.2 仿真分析結(jié)果云圖
        4.3.3 仿真分析結(jié)果對比
    4.4 本章小結(jié)
第五章 基于晶格模型的結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    5.1 晶格模型的優(yōu)化問題
    5.2 晶格模型的優(yōu)化方法
    5.3 晶格模型優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型
        5.3.1 晶格模型的設(shè)計(jì)區(qū)域
        5.3.2 晶格模型的設(shè)計(jì)變量
        5.3.3 晶格模型的優(yōu)化目標(biāo)
        5.3.4 晶格模型的優(yōu)化算法
        5.3.5 均勻晶格模型的研究
    5.4 晶格模型優(yōu)化后的對比分析
        5.4.1 與均勻晶格模型對比
        5.4.2 與實(shí)體模型對比
        5.4.3 3D打印結(jié)果對比分析
    5.5 本章小結(jié)
總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果
個人簡歷



本文編號：3893571