机械工程学报

作者：晏梦雪, 田小永, 彭刚, 李涤尘, 姚瑞娟, 张薇, 白锐, 孟伟杰

单位：1. 西安交通大学机械制造系统工程国家重点实验室 西安 710049;；2. 北京宇航系统工程研究所 北京 100076;；3. 达索析统(上海)信息技术有限公司 上海 200120

关键词：尼龙复合材料,拓扑优化,选择性激光烧结,仪器支架,增材制造；

基金：国家高技术研究发展计划（863计划2015AA042503）和重型运载火箭工程塑料仪器支架研制及支架试验技术研究资助项目。

针对目前飞行器仪器支架对轻量化、快速开发及结构优化的要求，提出使用选择性激光烧结（SLS）工艺制备轻质复合材料仪器支架，并对其性能进行了综合评估。根据飞行器仪器支架的使用环境，首先对SLS制备短切碳纤维增强尼龙复合材料（CF/PA12）进行了工艺优化并详细研究了复合材料的力学性能、热性能及动态热力学性能，试验结果表明，SLS制备的CF/PA12复合材料的拉伸强度达到63.8 MPa，弹性模量为6.5 GPa，弯曲强度达到118.06 MPa，体积密度仅为1.03 g/cm3，尤其是其损耗因子在0.03~0.06之间，远远大于金属材料，具有更好的减振性能，并对其装配形式进行了评估。最后，以一款火箭仪器支架为例，通过拓扑优化，实现支架进一步减重40%，且都通过了载荷试验（2 000 N），从而证明了SLS制备复合材料在航空航天领域制件轻量化、快速开发及结构优化方面具有明显的技术优势和一定的应用潜力。

来源：2019年第13期

《机械工程学报》期刊编辑部

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