view in publisher's site

Design of a double-optimized lattice structure using the solid isotropic material with penalization method and material extrusion additive manufacturing

The development of additive manufacturing technology has facilitated the production of cellular structures such as lattices. Topology optimization is a tool for computing the optimal geometry of an object within certain conditions, and it can be used to increase the stiffness and decrease the weight. In this study, a “double-optimized lattice structure” was designed by applying the solid isotropic material with penalization method for topology optimization twice, first to optimize the unit cell of the lattice and then to grade and insert the cells into a global model. This design was applied to a Messerschmitt–Bölkow–Blohm beam and produced via material extrusion additive manufacturing. Subsequently, it was evaluated by a three-point bending test, and the results indicated that the double-optimized lattice beam had a 1.6–1.9 fold greater effective stiffness and a 2 fold higher ultimate load than the values obtained for the beam designed with conventional methods. Thus, the double-optimized lattice structure developed herein can be an effective material with regard to its low weight and high stiffness. Contrarily, the penalty factor p of the solid isotropic material with penalization did not affect the properties. This finding suggests that p can control homogeneity while maintaining the strength of the structure.

طراحی یک ساختار شبکه دو لایه بهینه با استفاده از مواد ایزوتروپیک جامد با روش قلمزدایی و تولید مواد افزودنی اکستروژن

مقدمه: توسعه فن‌آوری تولید افزایشی، تولید ساختارهای سلولی مانند شبکه‌های سلولی را تسهیل کرده‌است. بهینه‌سازی توپولوژی ابزاری برای محاسبه هندسه بهینه یک شی در شرایط خاص است و می‌تواند برای افزایش سختی و کاهش وزن مورد استفاده قرار گیرد. در این مطالعه، یک "ساختار شبکه بهینه دوتایی" با اعمال ماده ایزوتروپیک جامد با روش جریان‌سازی برای بهینه‌سازی توپولوژی دو بار، ابتدا برای بهینه‌سازی سلول واحد شبکه و سپس برای درجه‌بندی و قرار دادن سلول‌ها در یک مدل کلی طراحی شده‌است. این طراحی در تیر مسراشمیت - بولکو - بلکم اعمال شد و از طریق تولید مواد افزودنی تولید شد. پس از آن، توسط تست خمش سه نقطه‌ای ارزیابی شد و نتایج نشان داد که تیر شبکه بهینه دوتایی سختی موثر ۱.۶ تا ۱.۹ برابر و بار نهایی ۲ برابر بیشتر از مقادیر به‌دست‌آمده برای تیر طراحی‌شده با روش‌های معمول دارد. بنابراین، ساختار شبکه بهینه دوتایی ایجاد شده در اینجا می‌تواند ماده موثری با توجه به وزن کم و سختی بالا باشد. در مقابل، ضریب جریمه‌ای ماده ایزوتروپیک جامد با تابکاری بر خواص تاثیر نمی‌گذارد. این یافته نشان می‌دهد که p می‌تواند همگنی را کنترل کند در حالی که استحکام ساختار را حفظ می‌کند. CNN / jats: p.
ترجمه شده با


پر ارجاع‌ترین مقالات مرتبط:

  • مقاله Mechanical Engineering
  • ترجمه مقاله Mechanical Engineering
  • مقاله مهندسی مکانیک
  • ترجمه مقاله مهندسی مکانیک
سفارش ترجمه مقاله و کتاب - شروع کنید

با استفاده از افزونه دانلود فایرفاکس چکیده مقالات به صورت خودکار تشخیص داده شده و دکمه دانلود فری‌پیپر در صفحه چکیده نمایش داده می شود.