基于SLM的自支撑悬垂结构的工艺约束研究与构型设计

发布时间：2021-02-07 07:38

　　近年来增材制造技术（Additive Manufacturing,AM）取得了快速的发展,选择性激光熔化技术（Selective Laser Melting,SLM）是一种基于粉末床用金属粉末成形的金属增材制造技术,其最大优势是能够不受于结构形状的约束,直接成形接近100%致密的金属零件。在SLM工艺加工过程中,在不添加支撑结构的情况下,具有悬垂结构的部件容易产生变形、挂渣、塌陷等缺陷。为了改善成形质量,目前多数研究都是对倾斜角度进行限制,此方法会产生过约束结果,使得结构设计空间受限。因此,本文考虑到结构局部特征的影响,基于选择性激光熔化技术的成形机理,研究了自支撑悬垂结构倾斜角度和尺寸对部件成形质量的影响以及关联性,建立了自支撑悬垂结构成形质量对倾角与几何尺寸的依赖关系,建立了自支撑悬垂结构的约束描述模型,将悬垂结构约束加入结构拓扑优化模型中,构建自支撑结构设计方法。主要研究内容和结果如下:（1）选择性激光熔化（SLM）增材制造进程分析模型。结合增材制造过程的各个环节,选取适用的CAE分析工具辅助进行工艺的设计及研究。本文根据选择性激光熔化技术的成形机理,基于Simufact.Add... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
        1.2.1 SLM成形过程数值模拟研究现状
        1.2.2 基于SLM技术的悬垂结构研究现状
        1.2.3 基于SLM技术的自支撑结构设计研究现状
    1.3 本文主要工作
2 SLM技术悬垂结构成形过程建模及有限元仿真
    2.1 引言
    2.2 有限元模型
        2.2.1 软件简介及基本计算理论
        2.2.2 有限元分析模型
        2.2.3 激光热源参数
        2.2.4 材料参数选取
    2.3 悬垂结构有限元仿真结果分析
        2.3.1 悬垂结构成形过程模拟
        2.3.2 仿真结果分析
    2.4 本章小结
3 自支撑悬垂结构成形质量对倾角及局部尺寸的依赖关系研究
    3.1 引言
    3.2 结构倾斜角度及几何尺寸的影响
        3.2.1 悬垂结构倾斜角度对SLM成形质量的影响
        3.2.2 结构几何尺寸对制造成形质量的影响
    3.3 自支撑悬垂结构成形依赖尺寸的许用倾角约束模型
        3.3.1 依赖于几何尺寸的许用倾角设计
    3.4 本章小结
4 基于SLM工艺的悬垂结构自支撑工艺约束描述模型
    4.1 引言
    4.2 悬垂结构成形的基本优化设计方法
        4.2.1 添加支撑结构
        4.2.2 基本自支撑结构设计方法分析
    4.3 基于SLM技术的新型自支撑悬垂结构约束模型
        4.3.1 新型自支撑悬垂结构约束设计
        4.3.2 算例分析
    4.4 本章小结
5 基于拓扑优化的新型自支撑悬垂结构构型设计方法
    5.1 引言
    5.2 结构拓扑优化设计方法
        5.2.1 基于SIMP法的拓扑优化模型
        5.2.2 拓扑优化方法求解算法
    5.3 基于拓扑优化的新型自支撑悬垂结构构型设计方法
        5.3.1 结构拓扑优化设计
        5.3.2 结构自支撑成形设计
        5.3.3 算例分析
    5.4 本章小结
6 结论与展望
    6.1 总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3021914