1.1.1 认识拓扑设计（）讲解.pptx

——认识拓扑设计《3D打印青年创新创业中心》

课程框架课程引入拓扑设计概念拓扑设计的边界条件拓扑设计的应用实践训练交流讨论实践训练评价反馈课程总结，布置作业激学导思讲授新知教学巩固教学提升教学延伸课程总结及5S整理5分钟15分钟15分钟30分钟15分钟10分钟

课程引入拓扑设计概念拓扑设计的应用拓扑设计的边界条件课程总结、课后作业及5S管理一二三四五目录

能力目标（1）能够根据需求选择拓扑设计；（2）能够分析模型的边界条件知识目标（1）了解拓扑设计的概念；（2）了解拓扑设计的应用领域；（3）了解点阵结构的概念。素质目标（1）具有严谨求实精神；（2）具有自主学习的能力；（3）具备5S职业素养。课程目标

一课程引入某公司为了减低成本，需对汽车脚踏板进行优化设计，使其质量更轻，并保证结构稳定。图6-1：传统汽车脚踏板

二拓扑设计概念点云存在的问题表6-1：拓扑设计简介拓扑设计名称拓扑优化英文名topologyoptimization概念是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，以材料分布为优化对象，通过拓扑优化，可以在均匀分布材料的设计空间中找到最佳的分布方案设计流程受力分析→模型简化→区域划分→添加约束→拓扑优化→模型重构

二如右图所示，该零件为汽车脚踏板，通过拓扑设计，该零件制造成本降低，外形更独特，且结构保持稳定。图6-2：拓扑结构优化拓扑设计概念

针对训练单卡“训练一”，分析生活中哪些零件可以进行拓扑优化。（1）思考生活中，哪些零件是有拓扑优化；（2）将相应的问题填写倒项目单卡中；实践与训练实践与训练二拓扑设计概念

三拓扑设计的应用拓扑设计主要是解决零件成本控制，重量控制，缩短设计周期。在航天航空，汽车制造，产品优化等都有应用。图6-3：拓扑设计应用

四拓扑设计的边界条件零件在进行拓扑设计之前，需要对零件的边界条件进行分析：（1）分析零件材料特性；（2）分析零件静态受力情况；（3）分析零件优化区域划分。图6-4：边界条件分析

四拓扑设计的边界条件边界条件分析材料特性拓扑设计是以材料分布为优化对象，所以材料的本身对拓扑设计的结果影响很大。用钢性好的材料时，拓扑优化后，材料更少。受力分析拓扑设计是根据给定的负载情况、约束条件和性能指标为前提，所以受力情况对拓扑设计的结构影响很大。区域划分拓扑设计时，要对模型进行区域划分，分为优化区域和受力区域，这两个区域需要接触在一起。表6-2：拓扑设计的边界条件

封装点云数据实践与训练实践与训练针对训练单卡“训练二”，对模型6.1.1-5进行边界条件分析。（1）分析材料特性；（2）受力分析；（3）划分区域（4）将相应的问题填写到项目单卡上。图6-5支架四拓扑设计的边界条件

四拓扑设计的边界条件点阵结构简介中文名点阵结构英文名latticestructure概念是指一种根据给定的负载情况、约束条件和性能指标，以材料分布为优化对象，将优化区域形成一组无限的点，任意两点之间形成一个向量，各点按此向量平移可使其还原。图6-7：拓扑+点阵结构设计图6-6：点阵结构设计表6-3：点阵结构简介

封装点云数据实践与训练实践与训练针对训练单卡“训练三”，对点阵结构进行分析。（1）用什么工艺可以加工出点阵结构的零件。（2）点阵结构与拓扑结构有什么区别。四拓扑设计的边界条件

课程总结（1）拓扑设计可以降低生产成本，使产品外观更独特，且产品力学性能保持稳定；（2）拓扑设计在航天航空，汽车制造，零件优化等都有应用；（3）拓扑设计之前必须对模型进行边界条件分析；（4）点阵结构在人体植入物中有所应用，使人体细胞与植入物可以紧密结合；（5）点阵结构可以用3D打印制作。五课程总结、课后作业及5S管理

课后作业（1）分析生活中哪些零件可以进行拓扑优化；（2）对需要进行拓扑优化的零件进行边界条件分析；（3）了解点阵结构的其他应用。五课程总结、课后作业及5S管理

5S管理（1）所使用设备已按要求关机断电；（2）工具器材已放至指定位置，并按要求摆好；（3）已整理工作台面，桌椅放置整齐；（4）已清扫所在场所，无废纸垃圾；（5）门窗已按要求锁好，熄灯；（6）已填写物品使用记录。五课程总结、课后作业及5S管理

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