workbench三角支板的优化、SLM仿真及制造

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和大家分享一个三角支板静力分析 拓扑优化 SLM仿真 3D打印的小案例。

1、首先采用UG建立模型,三角支板长60mm,宽40mm,三顶点处倒角R8,三个圆孔直径为8mm。原始模型如图:

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2、施加约束和载荷,载荷类型为bearing load。模拟三角支板的真实受力。得到变形和应力分布如图:

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3、从图中可以看出,在某些部位受力较小,为减轻三角支板的重量对其进行拓扑优化,关键位置不优化,采用变密度法优化,保留45%的质量。优化后如图:

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4、拓扑优化后的三角支板不规则,不方便加工,且小面太多,网格划分极易失败。因此需要进行后拓扑处理。

导出拓扑后的STL格式的模型,在UG中进行逆向重构。将重构后的模型进行静力分析,边界条件和原始模型一致。

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5、对比优化前和优化后的模型,应力变化不大,表明此优化方法可行。

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6、对优化后的三角支板进行增材仿真,采用SLM方法实现。

流程图如下,第一个瞬态热分析为增材过程中的边界施加,第二个瞬态热分析为热处理,之后是静力分析。图片

7、查看全局最大温度为1260℃,材料Ni718的熔化温度为1260~1320℃,因此参数设置存在一定问题,后续可调节扫描速度和对流系数,本文暂不做修正。

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8、对增材制造过程进行温度场分析和静力学分析,查看变形和应力分布。可知,在增材过程中,最大的应力主要分布于基板和零件的结合处,最大变形位置位于三角支板前缘处,符合实际。

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9、对优化后的三角支板利用Cura软件进行切片,设置相应参数,最后导出G代码,在3D打印机中进行增材制造。

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10、最后对比优化前后及最终实物如图:

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拓扑优化增材UGMechanicalWorkbench
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首次发布时间:2021-12-14
最近编辑:6月前
mangogo
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