【摘要】：使用點陣結構代替實體材料對零件進行填充是實現(xiàn)零件輕量化的一種有效途徑,能在保證零件強度、剛度以及相關物理性能不變的前提下獲得較大的減重比。結合點陣結構的力學性能和制備工藝,論文提出了一種基于點陣結構填充的零件輕量化設計方法,著重解決利用點陣結構填充實現(xiàn)零件輕量化的過程中點陣結構力學性能評估和仿真分析等問題,構建了基于點陣結構填充的零件輕量化的設計方案。以導彈導引頭伺服框架為研究對象,論文主要研究內(nèi)容如下:(1)為解決傳統(tǒng)方法的不足,提出了改進的基于點陣結構填充的零件輕量化設計方法,以導引頭伺服框架為例給出了該方法的具體實施方案;(2)對導引頭伺服框架進行工況分析和模態(tài)分析,得到框架的受力情況和固有振型,以此為指導對導引頭伺服框架進行拓撲優(yōu)化,得到框架的密度梯度圖;(3)根據(jù)工況分析結果確定點陣結構的類型,根據(jù)拓撲優(yōu)化結構確定點陣的相對密度,進而確定點陣結構的參數(shù),將優(yōu)選出的點陣結構制成標準試樣進行材料力學試驗,得到點陣結構的破壞模式和均勻化等效參數(shù);(4)對點陣結構填充前后的伺服框架進行仿真分析,利用材料力學試驗的結果,將伺服框架填入點陣結構位置等效為均勻實體材料,對比點陣結構填充前后伺服框架的耐沖擊性和沖擊載荷下的剛度;(5)在仿真分析符合要求的基礎上,利用3D打印方法制造基于點陣結構填充的輕量化伺服框架,進行沖擊試驗,驗證仿真分析結論的正確性。該方法可指導基于點陣結構填充的零件輕量化設計過程,縮短設計周期、減少工作量、降低成本。
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TJ765.331
【圖文】：

化、空中威脅不斷增加使各國對防空武統(tǒng)對其關鍵設備導引頭提出了輕量化、已成為導引頭設計的關鍵。導引頭伺服比大，因此導引頭伺服框架的輕量化對耐沖擊要求的前提下，對導引頭伺服框精度和機動性能。的主要方法有材料輕量化、結構輕量化優(yōu)化零件的結構均可顯著降低零件的重是結構設計、集材料設計為一體的協(xié)調連接桿件單元組成的周期結構材料，從設計出來有序超輕多孔微結構的材料；三維網(wǎng)架體系的結構，網(wǎng)架的空隙中沒具有超輕，高比剛度、比強度，耐沖擊等，吸聲效果佳，電磁吸收作用，多功能

框架網(wǎng)格劃分結構

圖 3.6 導引頭伺服框架網(wǎng)格劃分結果6、創(chuàng)建約束�？蚣艿鬃月菟ㄟB接固定在彈體上。選擇八個螺栓孔所在節(jié)沿 x、y、z 三個方向移動的自由度。7、創(chuàng)建載荷。LOAD 選擇 static-loads，SPC 選擇 SPCs。8、定義設計變量、響應、目標函數(shù)、設計約束。定義設計變量：為拓撲施加一個 0.05mm 的最小尺寸控制；定義響應：定義兩個響應，作為目標響應（compliance）和作為約束的體積分數(shù)響應（volumefrac）；定義參定義參考目標 MAX-Comp，響應選擇 comp；定義目標函數(shù)：目標是將等荷工況中的最大應變能最小化；定義體積分數(shù)約束：為響應 Volfrac 定義，該約束使得設計空間的體積分數(shù)小于 0.6。9、查看變形、密度結構等值面。進入 analysis 頁面，單擊 optistruct 查看迭代步的單元密度。3 拓撲優(yōu)化結果分析圖 3.7 是在最易破壞的位置和方向加載所得的拓撲優(yōu)化結果。由圖 3.7 可

【參考文獻】

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本文編號：2781164