机械工程学报

作者：廖中源, 王英俊, 王书亭

单位：1. 华南理工大学机械与汽车工程学院聚合物新型成型装备国家工程研究中心 广州 510641;；2. 华中科技大学机械科学与工程学院 武汉 430074

关键词：3D打印,变密度,点阵结构,拓扑优化,有限元分析；

基金：国家自然科学基金（51705158，51675197）和中央高校基本科研业务费专项（2018MS45）资助项目。

点阵材料是一种超轻高强的高性能多孔材料，目前主要以等密度构建点阵结构体。在实际情况下，点阵材料的各部分承受着不同的载荷，等密度点阵材料存在性能不能充分发挥的问题。针对上述问题，将拓扑优化引入点阵材料设计中，提出一种基于均匀化方法的多尺度拓扑优化方法，实现了变密度点阵结构体的优化设计，可根据实际载荷设计出最优的变密度点阵结构体，以达到最优性能。以汽车连杆为例，与现有商业软件HyperWorks采用的梁模型点阵优化方法进行对比验证。结果表明，所提出方法优化所得连杆的轻量化效果更好，应力分布更合理。该方法生成的变密度点阵结构有着更优异的性能，更适合变密度点阵结构体的优化设计。

来源：2019年第8期

《机械工程学报》期刊编辑部

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