SLM制備的Ti6Al4V輕質(zhì)點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)多目標(biāo)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)研究.pdf

1、隨著選擇性激光熔融（SLM）技術(shù)日漸成熟和商業(yè)化，點(diǎn)陣材料中的體心立方（BCC）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其增強(qiáng)單元由于具有拓?fù)漕愋秃唵渭案飨蛲缘忍攸c(diǎn)，且能較好地適應(yīng)SLM成型工藝，受到廣泛關(guān)注。但是體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)及其增強(qiáng)單元不能在輕質(zhì)和高強(qiáng)性能上兼顧，因此，本文基于選擇性激光熔融技術(shù)，以鈦合金（Ti6Al4V）為原材料，建立體心四方（BCT）點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)一般模型，從理論、有限元仿真和實(shí)驗(yàn)對點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)進(jìn)行多目標(biāo)優(yōu)化研究，以探尋兼具輕質(zhì)與高強(qiáng)性能的點(diǎn)陣構(gòu)型

2、。
　　首先，解除 BCC點(diǎn)陣單胞各向尺寸相同的約束，建立 BCT點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)一般模型，進(jìn)行靜力學(xué)分析。推導(dǎo)BCT點(diǎn)陣在均布載荷下的力學(xué)響應(yīng)，通過求解剛度矩陣和能量分析得到點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)力與位移的映射關(guān)系。
　　其次，以BCT單胞構(gòu)型尺寸為設(shè)計(jì)變量，以相對密度、初始剛度、塑性破壞強(qiáng)度為多目標(biāo)評價(jià)函數(shù)，以點(diǎn)陣材料尺寸與成型工藝為約束條件，建立BCT點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)構(gòu)型尺寸的多目標(biāo)優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，采用理想點(diǎn)法求解得到BCT點(diǎn)陣單胞綜合最優(yōu)構(gòu)型尺寸。

3、
　　然后，將優(yōu)化得到的 BCT點(diǎn)陣和 BCC參照結(jié)構(gòu)進(jìn)行理論和有限元仿真。采用Ti6Al4V材料通過SLM方法制備BCT與BCC參照結(jié)構(gòu)的實(shí)驗(yàn)樣件，并進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)單向壓縮性能實(shí)驗(yàn)。將理論仿真、有限元模擬和實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比分析，驗(yàn)證理論分析結(jié)果的正確性。實(shí)例對比分析表明：BCT優(yōu)化結(jié)構(gòu)與BCC參照結(jié)構(gòu)相比，相對密度僅增加3.7％，但其彈性模量和屈服極限增加121.5％和77.3％，力學(xué)性能提升顯著。
　　最后，以 BCC和優(yōu)化