轻量化蜂窝3D打印路径自适应生成技术

为了解决当前模型轻量化的力学性能问题,根据材料和压应力分析生成参数可控的蜂窝状路径轨迹,提出一种轻量化蜂窝3D打印路径的自适应生成技术。通过对蜂窝路径的参数优化设计,建立了基于材料最少的优化模型和自适应压应力轨迹优化模型;基于蜂窝结构在承载下的力学性能分析,实现了对非均布载荷下轻量化蜂窝轨迹的自适应生成。实验分析表明,该方法能生成参数可控的自适应蜂窝路径轨迹结构,并可实现轻量化结构的力学性能优化,为提高局部承载性能轻量化结构的直接打印生成提供了新的思路。     

基于选区激光熔化温度场数值模拟的支撑结构优化

添加支撑结构在选区激光熔化中必不可少，零件的悬垂特征需要添加支撑结构，起到固定零件和散热的作用，若悬垂特征热量积聚过大，会导致翘曲变形、塌陷、残余热应力等缺陷。研究了支撑结构对选区激光熔化温度场的影响，并设计优化了一种具有良好综合导热性的支撑结构。首先建立选区激光熔化三维有限元模型；然后研究传统支撑结构对温度场的影响；最后基于数值模拟结果对支撑结构进行设计优化，并通过有限元分析和制造实验进行验证。实验结果表明，与传统的支撑结构相比，由新支撑结构支撑的薄板顶部烧结层平均节点温度最低、温差较小，可表现出良好的综合导热性，且薄板翘曲变形程度显著降低。     

功能性微结构可控参数建模技术研究

针对多孔结构功能一体化材料设计困难的问题，提出了一种由复合函数驱动的大规模微结构自动化建模技术。通过函数驱动生成三组平行于三轴方向的微结构基本单元，并借助集合论定义的交、并集操作对其进行组合，通过对生成的规则微结构进行仿射、弯曲算子操作，能使其获得一定的复杂曲面适形效果。对胞元节点处形成的自然圆角过渡进行了分析，相对于直接过渡、球体过渡这两种节点处理方式，自然圆角过渡的胞元力学性能分别提高了43.6%和27.9%。将3个变阶数圆形截面微结构填充于旋翼截面模型内部，通过计算3个变阶数旋翼模型在指定的10个采样点处的刚度值以得到模型的节点刚度曲线，研究结果表明：通过调控微结构的分布阶数可以改变模型的刚度分布。