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2017-12-21 发布于贵州
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拓扑优化中采用增材制造填充构件的结构屈曲荷载提升设计拓扑优化中采用增材制造填充构件的结构屈曲荷载提升设计

Engineering 2 (2016) xxx–xxx Contents lists available at ScienceDirect Engineering journal homepage: /locate/eng Research 3D Printing—Article 拓扑优化中采用增材制造填充构件的结构屈曲荷载提升设计 Anders Clausen*, Niels Aage, Ole Sigmund Section of Solid Mechanics, Department of Mechanical Engineering, Technical University of Denmark, Lyngby DK-2800, Denmark a r t i c l e i n f o 摘要 Article history: 增材制造可实现优质多功能构件所具有的高度复杂几何构型的制备。可以直接制备内含多孔填充 Received 29 February 2016 的结构部件是其独有特征的一个例证。现有的设计方法还难以充分利用这一设计自由度，直接获 Revised 9 May 2016 得类似结构的设计。本文将展示涂层方法 (coating approach) 的拓扑优化方法来作为多孔填充构件 Accepted 25 May 2016 的设计方法，所设计的构件具有显著改进的临界屈曲载荷，从而使得整体结构部件的稳定性增强。 Available online 23 June 2016 传统的柔顺性拓扑优化方法极少在数学模型中考虑构件的屈曲约束，稳定性要求通常要经过后续的校核与改进过程满足。这一后续过程往往只能获得次优设计。本文所展示的方法弥补了传统柔关键词顺性拓扑优化模型中难以考虑构件屈曲约束的缺陷。利用涂层拓扑优化方法与传统柔顺性拓扑优增材制造化同时对经典的MBB 梁进行设计，并采用熔丝增材制造技术对设计结果进行了制备。实验结果验填充构件证了涂层方法的数学模型的正确性。由于填充材料的性质，在相同条件下，涂层优化得到的多孔拓扑优化填充结构的屈曲载荷比传统优化得到的实体结构高四倍以上。屈曲 © 2016 THE AUTHORS. Published by Elsevier LTD on behalf of Chinese Academy of Engineering and Higher Education Press Limited Company. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (/licenses/by-nc-nd/4.0/). 1(a) 1. 引言 [图 ] 的传统拓扑优化方法，该方法可设计内部填充