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基于Voronoi的可调控刚度点阵结构优化设计及其力热性能分析
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作者 周柱坤 覃家塔 +4 位作者 祝佳豪 冯诗和 薛晨昊 梁嘉华 李光先 《航空制造技术》 北大核心 2025年第8期74-84,共11页
Gyroid三周期极小表面结构(TPMS)在刚度、吸能、散热和传热等方面表现优异,在缓冲与减振结构等工程领域有较大的应用潜力。然而,在对TPMS结构的刚度进行调整时往往会影响结构的吸能性能和稳定性。本文提出一种衍生式优化设计方法,通过Vo... Gyroid三周期极小表面结构(TPMS)在刚度、吸能、散热和传热等方面表现优异,在缓冲与减振结构等工程领域有较大的应用潜力。然而,在对TPMS结构的刚度进行调整时往往会影响结构的吸能性能和稳定性。本文提出一种衍生式优化设计方法,通过Voronoi多孔结构设计和Gyroid参数化方法,可以实现点阵结构刚度调控并保持能量吸收和散热优势。利用选择性激光烧结(SLS)技术制备基于Delaunay单元和Voronoi单元的点阵结构,并通过压缩试验分析点阵结构随种子点变化的外观形貌和力学特性。此外,对等值面支柱点阵结构(ISLSV)和片状ISLSV(Sheet-ISLS_(V))两种基于Voronoi优化的点阵结构的散热性能和结构稳定性进行了分析。结果表明,点阵结构的刚度可通过种子点数目和分布进行调控。得益于Voronoi单元点阵结构的表面光滑特性,Sheet-ISLS_(V)在1400种子点下的强度和吸能能力优于Gyroid结构,能量吸收率较Gyroid结构增加6.3%。本研究Sheet-ISLS_(V)结构的优化设计可为点阵结构优化及其工程应用提供参考。 展开更多
关键词 VORONOI 参数化设计 Gyroid 等值面点阵结构 3D打印
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