面向3D增材制造的点阵结构参数化设计与自适应尺寸优化

本研究通过为一种新型点阵结构引入参数化设计模型和自适应力学分析，深入工业设计工程和增材制造领域，重点关注复杂零件的3D增材制造。针对复杂零件增材制造的现状，本研究提出了一种新型点阵结构的几何参数化、力学自适应尺寸优化和数值验证，以优化最终打印零件的体积、质量及其结构刚度。该点阵结构的拓扑呈现金字塔形几何。点阵结构的完全参数化确保已知的几何参数适应于定义的约束，使其能够基于载荷状态和边界条件进行动态调整，从而增强其力学性能。核心方法通过采用基于二维梁单元的模型，将分析自动化与力学分析相结合。利用其子单元的刚度模型分析点阵结构的尺寸，在应用叠加原理后评估其整体结构行为。进行了数值验证以验证所提出的分析模型。这一步确保为点阵结构尺寸确定所定义的分析模型符合其真实力学行为，并允许对其进行验证。本文旨在通过提供一种系统且自适应的点阵结构设计方法来推进增材制造方法。参数化和自适应技术促进了新的工业设计工程方法，使得能够动态调整点阵结构以满足其力学需求，并提高其整体效率和性能。