目前優(yōu)化設計方法多數(shù)是建立在傳統(tǒng)制造工藝基礎上,嚴重制約了產品結構設計能力發(fā)揮,未能利用增材制造技術所提供的新型設計空間,使得零部件的結構性能無法得到充分釋放。本文為更好的發(fā)揮增材制造的加工優(yōu)勢,及探索與拓撲優(yōu)化設計相結合的技術,對傳統(tǒng)結構件進行拓撲優(yōu)化設計,使其重量更輕性能更強,更容易被制造。使用增材制造技術中LED（Light Emitting Diode）-LC（Liquid Crystal）面成型光固化技術為制造基礎,首先對拓撲優(yōu)化方法和光固化反應原理,及在光固化成型過程中的精度問題進行分析,為后文結構件的拓撲優(yōu)化、材料制備、工藝優(yōu)化提供理論基礎。以下擺臂和鉸鏈力臂為具體研究對象,結合有限元分析技術,對初始結構進行靜動態(tài)性能分析,設置設計空間和非設計空間,利用帶懲罰模型的變密度法對其進行拓撲優(yōu)化,依據(jù)優(yōu)化結果進行二次建模,再把最終設計結構重新進行靜動態(tài)性能分析,并與初始結構進行對比。對優(yōu)化后結構打印成型所需的材料進行制備,分析常見的低聚物、活性稀釋劑、光引發(fā)劑,并通過不同配比的低聚物和光引發(fā)劑對光敏樹脂性能的影響,最終獲得合適配方。在光固化成型過程中,采用單因素分析方法探討分層... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

增材制造成型過程

傳統(tǒng)減材制造(A)和增材制造(B)對比

鰨??抵亓棵考跚?00Kg，可節(jié)省燃油6%～8%，相應的排放物也會大量減少，而且會提高汽車的動力性，且隨著國際原油價格的上漲，對我國的經濟發(fā)展造成了極大負擔，而減輕汽車重量是改善上述狀況的最有效途徑之一。飛機重量每減輕1%，性能可提高3%～5%，同時還能有效地降低運營成本，減少廢氣物排放，對改善環(huán)境起到重要作用[9-12]。在國防領域，如果導彈減輕些許重量，其射程必會增加，對打擊敵方起到更強的威懾作用。同時減輕重量就意味著使用很少的材料，如鈦合金等昂貴金屬，所用材料的減少對成本控制起到至關重要的作用。圖1.3拓撲優(yōu)化前后對比圖拓撲優(yōu)化技術作為輕量化研究的重要方法，被廣泛應用到汽車、工程機械、航空航天等領域。拓撲優(yōu)化設計是在滿足結構力學性能的前提下，通過分析結構的傳力路徑，將不承受應力或不影響力學性能的多余部分去除，從而達到減輕結構整體重量的目的[13-16]。同一產品進行拓撲優(yōu)化前后對比如圖1.3所示，可以明顯看到優(yōu)化后的結構更簡單，用料更少，重量更輕，同時伴隨著結構的不規(guī)則，有復雜的空洞和大量的曲面，傳統(tǒng)加工工藝難以制造，如果考慮使用傳統(tǒng)加工工藝，需要對優(yōu)化后的模型進行二次優(yōu)化設計，就導致無法充分發(fā)揮拓撲優(yōu)化的優(yōu)勢。

【參考文獻】：
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本文編號：3552058