点阵结构单元力学性能及在结构轻量化设计中的应用

作者：申会鹏,张天宇,李行雨,等. 日期：2024-08-02/span> 浏览：903 查看PDF文档

摘要:针对特定功能点阵结构实现结构轻量化设计的问题,利用拓扑优化方法,构建了点阵结构单元构型。首先,从实际载荷工况特征出发,构建了初始设计模型,根据拓扑优化思想,设计出了符合力学性能特性的创新点阵结构单元谱;其次,采用有限元分析方法,获取了点阵结构单元的力学性能,提出了以比刚度为指标的单元性能评价方法,得到了点阵结构的力学性能规律;然后,建立了典型点阵结构单元比例试件,进行了力学实验分析,通过实验数据对比,对点阵结构单元性能规律的准确性进行了验证;最后,将点阵结构性能规律应用于汽车发动机连杆的结构轻量化设计中,通过分析汽车发动机连杆的载荷特征来匹配点阵结构单元谱,填充了相应的点阵结构。研究结果表明:填充后的连杆体积减少了45%,而比刚度提高了90%,验证了点阵结构单元数据库的有效性和实用性。该点阵结构单元数据库能够为复杂零件的结构轻量化设计提供有力的科学依据。

关键词:点阵结构;力学性能;数值模拟;实验测试;轻量化设计

中图分类号:TH122;U464.13文献标识码:A文章编号:1001-4551(2024)07-1276-09


本文引用格式:

申会鹏,张天宇,李行雨,等.点阵结构单元力学性能及在结构轻量化设计中的应用［J］.机电工程,2024,41(7):1276-1284.

SHEN Huipeng, ZHANG Tianyu, LI Hangyu, et al. Mechanical performance of lattice structure units and its application in lightweight design of structures［J］.Journal of Mechanical & Electrical Engineering, 2024,41(7):1276-1284.