基于可靠性的中空板结构⁃功能一体化设计与性能研究

作者：尹芳放,党开放,杨卫民,丁玉梅,谢鹏程

摘要：针对聚合物制品的可靠性、轻量化和力学性能的结构-功能一体化设计,建立了RBTO-MMWDC连续体结构拓扑优化模型。为便于该设计方法的普及应用,实现了基于优化程序的图形用户界面开发,并选取可靠性指标β=3.0的中空板截面结构为例完成设计。采用有限元仿真方法分别对新型中空结构的静力学性能和动力学响应进行了评价分析。与传统结构相比其抗压性能和抗弯性能分别提升了29.20%和74.93%,一阶固有频率实现了100.91%提升并有效避免于前5阶发生扭转振型。此外,以SLA光敏树脂C-UV9400为原料,采用光固化3D打印技术制备2种中空结构试件样品并利用材料力学性能测试系统对其进行了抗弯强度和刚度试验。结果表明,新型结构抗弯强度和刚度分别实现了60.88%和55.30%的显著提升。该研究为面向聚合物制品的结构-功能一体化设计工程应用提供了理论参考与可行性解决方案。

发文机构：北京化工大学机电工程学院 北京化工大学有机无机复合材料国家重点实验室

关键词：可靠性设计结构‑功能一体化中空板增材制造力学性能reliability-based designfeature-integrationhollow slabadditive manufacturingmechanical property

分类号： TQ320.1[化学工程—合成树脂塑料工业]