基于密度的拓优化的3D打印装置,用于对格式结构的循环机械测试

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 机械工程 机械工程
• 增材制造 增材制造 增材制造

背景情况:

• 在循环负荷下,对建筑格子材料进行准确的实验性表征至关重要.
• 现有的固定装置系统经常引入寄生效应,损害负载传输可靠性.
• 需要改进对格子结构的测试装置.

研究的目的:

• 设计和验证用于对格子结构的循环负荷测试的新型测试装置.
• 通过基于密度的拓优化优化固定装置设计.
• 为了评估由PLA纤维制成的3D打印具的性能.

主要方法:

• 基于密度的拓优化被用于设计测试装置.
• 用有限元模拟来评估优化的设计.
• 进行了实验测试,以验证PLA灯具的性能.
• 与传统的机器和金属测试系统进行比较.

主要成果:

• 优化的PLA灯具实现了4.25的安全系数,比最初的2.08.8显著改善.
• 与标准机器紧固件相比,变形减少了大约80%.
• 优化的PLA支在负载下表现出最小的位移 (约0.73毫米).
• 证明了对格子结构的刚性和可靠的应力转移.

结论:

• 3D打印的PLA具是传统金属设备的可行的替代品,用于机械测试格子材料.
• 优化的固定装置确保精确的负载传输,并尽量减少周期性测试中的寄生效应.
• 该研究证实了增材制造在制造专用测试设备方面的潜力.