空间结构节点的拓扑优化与增材制造

摘要：

在简要介绍连续体结构拓扑优化的数学描述和数值算法的基础上,建立一空间结构节点模型,利用优化软件OptiStruct对节点进行单工况和多工况下的拓扑优化设计.详细讨论了棋盘格控制、SIMP法密度插值惩罚系数等参数设置以及对称约束、成员尺寸约束等工艺制造约束对优化结果的影响.经多次尝试比较得到受力合理、外观简洁且具有设计美感的优化节点模型,并利用熔融沉积制造技术完成采用聚乳酸材料的节点打印.文中进一步讨论了实际工程中利用增材制造(3D打印)技术对优化模型进行制造成型的可行性.目前易于实现的途径是将增材制造和传统制造工艺结合起来,如利用3D打印制作复杂铸钢节点的模具、3D打印蜡模进行失蜡铸造等.

关键词：空间结构、节点、拓扑优化、增材制造、变密度法

所属期刊栏目：52

分类号：TU393.3(建筑结构)

资助基金：国家自然科学基金51778567

在线出版日期：2019-03-07（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：1-10