增材制造损坏替换件拓扑优化设计方法

• 作者: 尤熙雯 高彤 张卫红 西北工业大学航宇材料一体化设计与增材制造装备技术国际联合研究中心
• 来源期刊: 航空工程进展
• 学科: 工学
• 关键词: 拓扑优化 增材制造 损坏结构 替换件 应急保障
• 年，卷（期）: 2024,（1）
• 所属期刊栏目: 理论研究
• 页码范围: 27-33
• 页数: 7页
• 语种: 中文
• DOI: 10.16615/j.cnki.1674-8190.2024.01.03

摘要

应急保障和战时抢修是增材制造技术发展的重要方向之一，也给面向增材制造的结构优化设计提出了新的挑战。为了实现异种材料原位替换件的构型设计，提出增材制造损坏替换件拓扑优化设计方法，并以机用散热风扇为例开展应用研究。通过分析散热风扇服役环境和战时抢修需求，在变密度方法框架下建立结构总质量和转动惯量控制在原件数据附近小范围以内、以结构整体柔顺度最小化为目标的拓扑优化问题列式，并完成灵敏度分析公式推导。从拓扑优化结果及其重构模型的仿真数据可知：散热风扇替换件拓扑优化结果收敛性好、满足所有设计要求，重构方案满足增材制造工艺性要求，验证了本文设计方法的有效性。