基于3D打印快速制造的光伏支架立柱拓扑优化设计方法

文章针对光伏支架立柱轻量化需求,提出一种基于3D打印快速制造的拓扑优化设计方法。首先,基于变密度法拓扑优化设计,对比了优化目标为可设计域的最大化刚度和最小化质量2种方案,得出当质量目标为30%、最小厚度约束为7 mm时,最大化刚度的拓扑优化结果要优于最小化质量的拓扑优化结果。其次,借助Altair Solidthinking Inspire软件对拓扑优化云图结果进行PolyNURBS手动拟合几何重构,得到面向自由形状的支架立柱结构。最后,提出利用砂型3D打印技术结合铸造模拟仿真工艺技术的数字化铸造方法,以满足光伏支架立柱工程应用大批量快速生产需求。

工业机器人操作臂拓扑优化设计及性能分析

现代工业对工业机器人性能和成本的要求越来越高,传统基于经验的设计方法导致结构冗余质量多、成本高,不能满足个性化、轻量化和低成本的要求。文中以工业机器人操作臂为例,借助基于变密度法的拓扑优化方法和PolyNURBS建模方法,设计了一种适用于3D打印的新型操作臂结构,实现了大幅度减重。针对优化设计的操作臂结构,在典型工况条件下开展了有限元强度分析,结构各部位应力值均满足设计要求。根据操作臂需反复工作的特点,依据修正的Goodman疲劳极限线图对其疲劳特性进行了评估,结果表明操作臂结构满足疲劳性能要求。文中使用的设计方法对工业机器人的机械结构设计具有重要的推广价值。

基于Inspire的悬置支架结构优化设计

以某汽车悬臂支架为研究对象,利用SolidThinking Inspire,以支架的刚度最大化为设计目标,以设计空间的单元相对密度为设计变量,以模型体积和位移为约束条件,对原模型结构进行初步优化设计,去除了原模型多余材料,并利用Creo和Inspire对模型进行了重构,得到了两种重构模型,重构后模型质量分别约降低52.75%和49.78%。对比优化前后有限元静强度分析结果发现,该模型优化后的米塞斯应力虽然有所上升,但是仍远小于材料屈服强度。此外,观察重构模型发现,在拓扑优化过程中,PolyNURBS建模方法具有更好的模型重构潜力。最后,通过有限元分析结果验证了优化的有效性,可为结构后续设计提供一定依据,提高了工作效率。