机械工程学报

作者：李永欣, 郭长春, 李凯伦, 于天

单位：1. 燕山大学机械工程学院河北省重型智能制造装备技术创新中心 秦皇岛 066044;2. 北京航空航天大学前沿科学技术创新研究院 北京 100191

关键词：选区激光熔化,四棱锥点阵,铁木辛柯梁,填充轻量化；

基金：国家自然科学基金资助项目（51890881）。

EHA（电静液驱动执行器）是航空飞行器中动作控制的集成核心部件，高功重比要求对多个部件进行极值轻量化设计，但是由于可填充区域尺寸受限，导致用于轻量化填充的点阵单杆长径比较小。针对现有欧拉梁理论对短粗杆计算准确性差的问题，基于铁木辛柯梁理论进行小长径比的四棱锥点阵静力学性能推导。结果表明，基于铁木辛柯梁理论的小长径比四棱锥点阵的等效弹性模量与长径比的二次方呈反比，等效屈服强度与长径比的二次方呈正比。此外，针对SLM（选择性激光熔化）工艺在激光成型方向呈现的各向异性现象，通过试验得到屈服强度随悬垂角度的各向异性数据，并将此规律拟合融入性能表征公式，以此寻优得到考虑工艺约束的四棱锥点阵填充参数。最后，采用拓扑优化和点阵填充的方法对EHA电机壳进行轻量化设计，由选区激光熔化进行增材制造，结果减重近200 g，占原模型16.3%。

来源：2021年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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