【摘 要】
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点阵结构由于其优异的比强度、比刚度、减震吸能,在航空航天、汽车制造、医疗等领域具有非常广泛的应用前景。随着增材制造技术迅猛发展,越来越多的专家和学者把目光投向了复杂点阵结构零部件的一体化设计与制造。本文针对四棱锥点阵结构中的BCC点阵结构的力学特征,对其进行优化设计,并对四棱锥点阵结构进行变密度点阵填充设计研究,最后将其应用到航空EHA的低压阀块轻量化设计中。本文的主要研究内容如下:首先,针对BC
【基金项目】
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电静液驱动执行器增材制造控形控性，国家自然科学基金重大项目，课题编号: 51893088011；
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点阵结构由于其优异的比强度、比刚度、减震吸能,在航空航天、汽车制造、医疗等领域具有非常广泛的应用前景。随着增材制造技术迅猛发展,越来越多的专家和学者把目光投向了复杂点阵结构零部件的一体化设计与制造。本文针对四棱锥点阵结构中的BCC点阵结构的力学特征,对其进行优化设计,并对四棱锥点阵结构进行变密度点阵填充设计研究,最后将其应用到航空EHA的低压阀块轻量化设计中。本文的主要研究内容如下:首先,针对BCC点阵结构应力主要集中在节点区域的受力特点,提出节点区域加强构型,即S-GBCC点阵构型,并建立其数学模型,分析结构参数对其力学性能的影响机制。其次,基于SLM技术制作不同参数的S-GBCC点阵构型样件,对其进行形貌分析,并完成静态压缩试验,验证了解析模型的正确性。建立了S-GBCC点阵实体模型,完成实体模型的有限元分析,与试验结果比较验证了仿真模型的准确性;针对SGBCC变截面点阵结构提出了一种新的梁单元拟合仿真方法,提高了变截面点阵结构仿真分析的计算效率。再次,运用有限元中的六面体网格技术,提出了基于离散单元体和拓扑优化的变密度设计方法,并通过对软件的二次开发实现了四棱锥点阵结构的变密度点阵填充,形成了变密度点阵建模及仿真一体化的操作体系,并通过简单数值算例进行了填充效果验证。最后,对航空EHA中低压阀块进行了有限元建模及拓扑优化分析,并运用四棱锥点阵结构的变密度点阵填充方法对其进行了轻量化设计,通过有限元仿真分析其性能参数,符合设计要求。
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