大型液壓機(jī)3D打印模型結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、由于大型液壓機(jī)零部件多、尺度大，新產(chǎn)品研發(fā)、銷售展示和教學(xué)實(shí)驗(yàn)中，采用虛擬三維模型不能直觀呈現(xiàn)，試制樣機(jī)成本較大，周期較長(zhǎng)，本研究將3D打印技術(shù)應(yīng)用于大型液壓機(jī)教學(xué)展示模型設(shè)計(jì)制造，縮短了產(chǎn)品研發(fā)周期，降低了制造成本。然而，基于用戶體驗(yàn)、生產(chǎn)實(shí)際以及耐用性等方面的考慮，大型液壓機(jī)的3D打印模型需要進(jìn)行一系列的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而滿足許多特殊的需求。
　　本文以三梁四柱大型液壓機(jī)為例，從3D打印模型的機(jī)械強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性、材料節(jié)約性

2、、整體美觀性、實(shí)用性等要求出發(fā)，對(duì)大型液壓機(jī)3D打印模型進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，分別提出了大型液壓機(jī)3D打印模型的拓?fù)鋬?yōu)化方案和蒙皮框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。為了在拓?fù)鋬?yōu)化時(shí)保護(hù)模型外形細(xì)節(jié)，對(duì)部件模型進(jìn)行了特殊的抽殼處理，并利用ANSYS Workbench軟件的Shape Optimization模塊和Static Structural模塊分別對(duì)受載荷及邊界復(fù)雜的大型液壓機(jī)部件模型內(nèi)部實(shí)體實(shí)施了拓?fù)鋬?yōu)化分析，以及優(yōu)化前后的應(yīng)力、應(yīng)變、總變形位

3、移、Y向變形位移的分析對(duì)比，進(jìn)一步驗(yàn)證其拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果是否滿足強(qiáng)度和剛度要求;采用板殼理論以及材料力學(xué)等理論，結(jié)合大型液壓機(jī)輔助部件模型的不同受力情況，設(shè)計(jì)出符合要求的蒙皮框架結(jié)構(gòu)，并對(duì)蒙皮框架結(jié)構(gòu)的基本尺寸進(jìn)行計(jì)算校核，拓?fù)鋬?yōu)化和蒙皮框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之后的各部件模型被進(jìn)一步拆分打印實(shí)現(xiàn)。各部件模型優(yōu)化和設(shè)計(jì)前后的質(zhì)量變化被呈現(xiàn)出來(lái)，并通過(guò)計(jì)算和分析優(yōu)化和設(shè)計(jì)前后各部件模型的質(zhì)量比率和實(shí)際耗材質(zhì)量比率，驗(yàn)證了本研究中的大型液壓機(jī)3D打印模型的