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考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法
1
作者
王辰
刘义
畅
+2 位作者
陆宇帆
赖章龙
周明东
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期333-341,共9页
提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考...
提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.
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关键词
填充结构强度
拓扑优化
增材制造
p范数应力
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职称材料
模具冷却通道截面拓扑优化设计
被引量：
4
2
作者
赵曦
刘义
畅
+2 位作者
方喆
胡平
周明东
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期597-602,共6页
本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法。根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述。建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具...
本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法。根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述。建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具结构的热机械性能进行描述。通过引入离散体过滤法得到含圆形通道的截面拓扑,并加入几何约束解决离散体法导致的相混问题。分别以模具表面的平均温度和位移均匀性为优化目标及约束条件,构建拓扑优化列式。通过平顶模具与U型模具设计实例,验证了本文方法的可行性。设计结果表明,本文方法能够得到清晰的拓扑结构,而且优化结果满足给定的管径、管间距及管到模面距离等尺寸约束。
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关键词
通道冷却
离散体过滤
拓扑优化
几何约束
热流固耦合
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职称材料
题名
考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法
1
作者
王辰
刘义
畅
陆宇帆
赖章龙
周明东
机构
上海交通大学机械与动力工程学院
出处
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期333-341,共9页
基金
国家重点研发计划(2021YFB1715400)
国家自然科学基金(52075321)。
文摘
提出了一种针对给定薄壁外形的内填充结构拓扑优化方法,用于设计具有优化结构强度、满足增材制造几何要求的轻量化多孔填充结构.基于p范数函数计算结构最大应力近似值,并以最小化该值为优化目标,以提升填充结构强度.通过在优化模型中考虑局部体积约束,获得多孔填充构型,并进一步提出局部体积上限动态调整策略,提升优化过程稳定性,避免优化过程约束过强导致结构构型和应力响应突变甚至优化失败.此外,考虑了自支撑约束,保证优化所得填充结构自支撑,且支撑给定薄壁外形的悬空区域.引入了基于两场公式的优化模型,确保优化所得填充结构满足增材制造最小尺寸要求.数值算例表明,所提方法优化结果与以最小化柔度为目标的填充结构拓扑优化结果相比,在相同质量下结构强度得到了显著提升.在此基础上,在优化模型中考虑了柔度约束,讨论了填充结构刚度、强度的相互影响规律.
关键词
填充结构强度
拓扑优化
增材制造
p范数应力
Keywords
infill structures strength
topology optimization
additive manufacturing
p-norm stress
分类号
TH122 [机械工程—机械设计及理论]
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职称材料
题名
模具冷却通道截面拓扑优化设计
被引量：
4
2
作者
赵曦
刘义
畅
方喆
胡平
周明东
机构
大连理工大学汽车工程学院
上海交通大学机械与动力工程学院
上海市复杂薄板结构数字化制造重点实验室
出处
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期597-602,共6页
基金
国家自然科学基金(51705311,51790170)
上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室课题(MSVZD201709)资助项目
文摘
本文提出一种模具冷却通道截面设计的拓扑优化方法。根据直通道的特性建立等效的温度场模型,用均匀流体速度场代替湍流流速场,构建对流换热方程,并用第三类边界条件对流道入口温度边界进行描述。建立考虑热应力的热-力耦合模型,对模具结构的热机械性能进行描述。通过引入离散体过滤法得到含圆形通道的截面拓扑,并加入几何约束解决离散体法导致的相混问题。分别以模具表面的平均温度和位移均匀性为优化目标及约束条件,构建拓扑优化列式。通过平顶模具与U型模具设计实例,验证了本文方法的可行性。设计结果表明,本文方法能够得到清晰的拓扑结构,而且优化结果满足给定的管径、管间距及管到模面距离等尺寸约束。
关键词
通道冷却
离散体过滤
拓扑优化
几何约束
热流固耦合
Keywords
channel-cooling
discrete object filter
topology optimization
geometric constraint
coupled thermo-fluid and mechanics
分类号
O343.6 [理学—固体力学]
TB121 [理学—力学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
考虑增材制造填充结构强度的拓扑优化方法
王辰
刘义
畅
陆宇帆
赖章龙
周明东
《上海交通大学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024
0
下载PDF
职称材料
2
模具冷却通道截面拓扑优化设计
赵曦
刘义
畅
方喆
胡平
周明东
《计算力学学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019
4
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职称材料
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