高端裝備制造業(yè)的發(fā)展需要結合新的設計方法和制造技術,以實現(xiàn)設計制造一體化。拓撲優(yōu)化是以功能驅動的創(chuàng)新設計方法,不依賴于初始構型,可以獲得新穎且具有高性能的結構設計方案。增材制造技術在計算機控制下基于CAD模型逐層累積材料制造結構,可制備具有復雜幾何形式、復雜材料分布、復雜層級關系、復雜功能組成的結構,突破了傳統(tǒng)制造工藝的極限,解決了產(chǎn)品研發(fā)過程中“制造決定設計”的問題。結合拓撲優(yōu)化方法和增材制造技術可充分發(fā)揮設計的潛力以及制造的能力,但是拓撲優(yōu)化和增材制造的結合仍然存在著以下問題:1)增材制造成型過程中可能會出現(xiàn)結構表面層異質以及不確定性問題,影響結構性能;2)拓撲優(yōu)化結果結構形式復雜,轉化為增材制造可識別的參數(shù)化模型的復雜程度高。因此,本文針對以上問題,建立了考慮表面層異質的拓撲優(yōu)化方法和穩(wěn)健性拓撲優(yōu)化方法,以及幾何特征可識別的混合拓撲優(yōu)化方法。具體研究內容和成果包括:（1）基于SIMP-MMC混合的結構拓撲優(yōu)化方法。結合拓撲優(yōu)化方法和增材制造技術需要識別拓撲優(yōu)化結果的幾何特征,建立增材制造可識別的參數(shù)化模型。本文提出了基于SIMP-MMC混合的結構拓撲優(yōu)化方法,該方法結合了SIMP... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省211工程院校985工程院校教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

拓撲優(yōu)化的設計過程

圖 4. 1 優(yōu)化流程圖Fig.4. 1 Flow chart of the optimization design procedure上文所提出的穩(wěn)健性拓撲優(yōu)化方法進行數(shù)值算例驗證，選取 M算例，計算過程為以密度的初始值eρ 開始循環(huán)；組裝0K （0ξ = ξ的全局剛度陣）；裝配外力 f，求解方程0 0K U = f，解得位移0U ；- 55 -

8） 檢查是否收斂，不收斂的話轉到步驟（2），收斂則跳出循環(huán)，輸出化流程圖見圖 4. 1。 算例 1：MBB 梁圖 4. 2 所示，黑色線框是 MBB 梁的初始設計域，但是在過濾過程中由于對優(yōu)化結果的邊界造成影響，因此采用域擴展[78]的方法，將設計域在除了界上下都擴展厚度 t，其中 t 不小于第二次過濾半徑2R ，擴展后的設計域區(qū)域。右端簡支，左上角施加單位力。兩步過濾法的過濾半徑分別為R0，即邊界層厚度為 t = 4。在有限元分析中，將內部設計域劃分為 300 × 100數(shù)為擴展前設計域的 40%。考慮兩種幾何不確定性， σ = 0.1， σ = 0.3。 4. 3 給出了確定性設計問題拓撲優(yōu)化結果，圖 4. 4，圖 4. 5 分別給出了 σ3時的穩(wěn)健性拓撲優(yōu)化構型。與確定性拓撲優(yōu)化結果對比，穩(wěn)健性拓撲優(yōu)化顯的差異，力的傳遞路徑變得更加簡單，一些細小的桿件會消失，表 4. 1穩(wěn)健性拓撲優(yōu)化在不同擾動值下柔順度的均值、標準差以及目標函數(shù)的值的均值、標準差都比確定性設計結果小，提高了結構的穩(wěn)健性。

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
[1]激光選區(qū)熔化成型零件表面粗糙度研究及在免組裝機構中的應用[D]. 劉睿誠.華南理工大學 2014



本文編號：3619065