梯度空心多孔结构优化设计方法

摘要：

针对空心多孔结构参数化建模困难、承载性能不足的问题,提出了一种梯度空心多孔结构优化设计方法.将不同水平参数的I-WP(I-wrapped package)型三周期极小曲面进行布尔运算实现了空心多孔结构单胞的隐式建模,并基于数值均匀化法对该结构的等效弹性属性进行了评估.通过引入凸优化理论的仿射概念,构造混合水平集函数,实现了梯度空心多孔结构的参数化建模;以刚度最大化为目标函数,建立了基于混合水平集方法的梯度空心多孔结构拓扑优化模型,通过优化准则算法进行求解,得到了具有良好连续性的梯度多孔结构.对优化结构进行了有限元分析,并采用选择性激光烧结技术制造了模型样件,开展了力学实验.数值案例和实验结果表明,该方法可有效实现空心多孔结构的参数化设计,显著提高了多孔结构的承载性能.

关键词：空心多孔结构、参数化建模、均匀化法、混合水平集法、力学实验

所属期刊栏目：33

分类号：TH112

资助基金：国家自然科学基金;湖北省自然科学基金;湖北省教育厅中青年人才项目;水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室开放基金项目

在线出版日期：2022-12-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：2867-2878