机械工程学报

作者：石岩, 张恒

单位：1. 长春理工大学机电工程学院 长春 130022;2. 长春理工大学科技部光学国际科技合作基地 长春 130022

关键词：选区激光熔化,拓扑优化,多孔结构,力学性能,有限元法；

基金：国家重点研发计划资助项目(2017YFB1104601)。

面向选区激光熔化(Selective laser melting,SLM)增材制造轻质高强多孔结构的需求，采用拓扑优化设计方法，通过调节孔隙率和载荷施加位置对正六面体进行结构优化，得到了点、线和面拓扑多孔结构，并利用SLM技术制备了AlSi10Mg多孔结构试样。通过压缩试验测试多孔结构的力学性能，采用有限元法分析多孔结构的破坏机理。结果表明，随着孔隙率的增加，点、线和面拓扑多孔结构的屈服强度和弹性模量逐渐降低。有限元分析表明，面拓扑多孔结构的应力分布是最均匀，在相同压缩位移下，面拓扑多孔结构的力学性能最佳，线拓扑多孔结构次之，点拓扑多孔结构的力学性能最差。该结果证明了面拓扑优化是三种优化方式中最理想的一种。采用经典的Gibson-Ashby模型建立了力学性能与几何参数之间的数学关系，可用来预测三种多孔结构的孔隙率与力学性能关系，为多孔结构的应用提供了理论依据。

来源：2023年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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