基于可靠性的中空板結構?功能一體化設計與性能研究

作者：尹芳放,黨開放,楊衛民,丁玉梅,謝鵬程

摘要：針對聚合物制品的可靠性、輕量化和力學性能的結構-功能一體化設計,建立了RBTO-MMWDC連續體結構拓撲優化模型。為便于該設計方法的普及應用,實現了基于優化程序的圖形用戶界面開發,并選取可靠性指標β=3.0的中空板截面結構為例完成設計。采用有限元仿真方法分別對新型中空結構的靜力學性能和動力學響應進行了評價分析。與傳統結構相比其抗壓性能和抗彎性能分別提升了29.20%和74.93%,一階固有頻率實現了100.91%提升并有效避免于前5階發生扭轉振型。此外,以SLA光敏樹脂C-UV9400為原料,采用光固化3D打印技術制備2種中空結構試件樣品并利用材料力學性能測試系統對其進行了抗彎強度和剛度試驗。結果表明,新型結構抗彎強度和剛度分別實現了60.88%和55.30%的顯著提升。該研究為面向聚合物制品的結構-功能一體化設計工程應用提供了理論參考與可行性解決方案。

發文機構：北京化工大學機電工程學院 北京化工大學有機無機復合材料國家重點實驗室

關鍵詞：可靠性設計結構?功能一體化中空板增材制造力學性能reliability-based designfeature-integrationhollow slabadditive manufacturingmechanical property

分類號： TQ320.1[化學工程—合成樹脂塑料工業]