基于能量均匀化的高剪切强度周期性点阵结构拓扑优化
[Abstract]:In order to design periodic lattice structures with better shear resistance from the point of view of topological configuration, the traditional porous structure is simple and lacks the guidance of scientific design method. Based on topology optimization technology, periodic unit cells are taken as the research object. Aiming at the maximum shear modulus and taking the material content and mechanical control equation of the structure as the constraint conditions, the optimization model of meso-lattice structure based on macroscopic mechanical properties is established by energy homogenization method. By using the improved optimization algorithm to solve the model, a periodic lattice structure with clear topological boundary is obtained. Then according to the optimization results, the mechanical properties of the equivalent materials are analyzed under the condition of cell non-equal wall thickness and transverse shear deformation, and the properties of the shear properties about the geometric parameters of the microstructural cells are obtained. At the same time, the optimized periodic lattice structure was fabricated and the shear mechanical properties were tested. The theoretical analysis and performance test are compared with the corresponding shear modulus of hexagonal honeycomb structure. The results show that the optimized shear modulus of periodic lattice structure is greatly improved and the shear resistance is better. It is verified that the proposed method can be effectively applied to the optimal design of shear resistance of periodic lattice structures.
【作者单位】: 三峡大学机械与动力学院;三峡大学水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室;悉尼科技大学电机机械和机械电子系统工程学院;
【基金】:国家自然科学基金(51105229,51475265) 湖北省杰出青年基金(2013CFA022) 湖北省科技支撑计划对外科技合作(2015BHE026) 湖北省教育厅科学研究计划(D20161205)资助项目
【分类号】:TB383.4
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,本文编号:2119594
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