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基于单元过滤的自支撑结构拓扑优化方法 被引量：6
1
作者 王雷 闫素娜 +1 位作者 赵强强 洪军 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期45-55,共11页
为了避免零部件在增材制造过程中使用支撑结构,基于单元过滤提出一种面向增材制造的自支撑结构拓扑优化方法。采用四节点矩形单元离散设计域建立悬垂特征有限元模型。模拟增材制造逐层堆积材料的成型过程,构建一种基于Heaviside函数的... 为了避免零部件在增材制造过程中使用支撑结构,基于单元过滤提出一种面向增材制造的自支撑结构拓扑优化方法。采用四节点矩形单元离散设计域建立悬垂特征有限元模型。模拟增材制造逐层堆积材料的成型过程,构建一种基于Heaviside函数的自支撑单元过滤法则,采用此法则逐层保留自支撑单元并删除非自支撑单元。基于固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)变密度法,建立面向增材制造的自支撑结构拓扑优化模型,并采用移动渐近线法(MMA)求解此模型。将自支撑结构拓扑优化方法应用到三点弯曲简支梁(MBB)拓扑优化中。数值案例结果表明:与传统拓扑优化方法相比,自支撑结构拓扑优化方法能够在4个打印方向上对MBB梁进行优化设计,实现打印过程自支撑,并节省打印材料最多达20.6%,缩短打印时间最多达16.6%,解决了传统拓扑优化结构在增材制造过程中需要使用支撑的问题。 展开更多
关键词 增材制造 自支撑单元过滤 结构拓扑优化 变密度法 自支撑结构
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波节管换热器的自支撑结构 被引量：4
2
作者 齐世明 齐世清 《压力容器》 2004年第3期50-51,共2页
对不锈钢波节管换热器进行结构改进和分析 ,其目的是使这种高效换热管能得到更好地应用 ,从而大大提高管壳式换热器的传热系数 ,使这种传统产品更完美。
关键词 管壳式换热器 强化传热 自支撑结构 纵流壳程
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自支撑结构在道路挖方边坡防护工程中的应用 被引量：2
3
作者 滕前良 《重庆交通学院学报》 2002年第1期62-64,76,共4页
结合重庆市渝北区党校农税公路边坡的支挡工程 ,研讨了适合于在地形、地质、地上建筑物较为复杂区域采用的新型支挡结构 -自支撑结构体系的力学计算模型与设计计算方法 。
关键词 自支撑结构 防护工程 挖方边坡 支挡结构 设计方法 道路工程
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基于渐进演化策略的增材制造自支撑结构拓扑优化算法 被引量：4
4
作者 邹君 姚卫星 +1 位作者 张悦超 冯振宇 《计算力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期704-711,共8页
拓扑优化和增材制造分别是先进的结构设计技术和制造技术,将拓扑优化与增材制造融合能产生显著的协同效益。增材制造存在一些独特的制造约束,研究考虑结构自支撑约束的拓扑优化算法,可以降低材料和时间成本。基于SIMP方法框架,建立显式... 拓扑优化和增材制造分别是先进的结构设计技术和制造技术,将拓扑优化与增材制造融合能产生显著的协同效益。增材制造存在一些独特的制造约束,研究考虑结构自支撑约束的拓扑优化算法,可以降低材料和时间成本。基于SIMP方法框架,建立显式约束函数模型表征结构的自支撑特性,并发展了相应的拓扑优化流程,通过结构渐进演化实现自支撑。研究了相应的灵敏度分析方法,可实现并行计算。提出一个指向性灵敏度过滤算子促进支撑结构演化。采用3个数值算例进行分析,验证了指向性灵敏度过滤的有效性,所有拓扑优化结果均实现了结构自支撑。与典型方法相比,优化结果的可制造性更好。 展开更多
关键词 拓扑优化 增材制造 结构自支撑约束 灵敏度分析 渐进演化
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基于多轴3D打印的三维自支撑桁架结构优化方法
5
作者 叶俊 肖志斌 +5 位作者 林晓阳 全冠 王震 王跃达 何江飞 赵阳 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第7期1333-1343,共11页
三轴优化方法在3D打印角度和材料效率方面存在局限性,造成材料浪费,为此提出基于多轴3D打印的两步优化方法.将设计域划分成若干分区,优化求解各分区的局部打印方向,使结构尽可能被打印.当可打印性指标低于设定阈值时,同时优化结构力学... 三轴优化方法在3D打印角度和材料效率方面存在局限性,造成材料浪费,为此提出基于多轴3D打印的两步优化方法.将设计域划分成若干分区,优化求解各分区的局部打印方向,使结构尽可能被打印.当可打印性指标低于设定阈值时,同时优化结构力学性能和局部打印方向来规划打印路径,使结构的可打印性提升.设置多个算例,验证所提方法的有效性.结果表明,相比传统的三轴打印算法,所提方法能够充分利用多轴3D打印的灵活性,使材料体积增加更少,打印结构设计结果更优,结构的可打印性得到有效提升. 展开更多
关键词 多轴3D打印 结构优化 自支撑结构 打印路径规划 可打印性指标
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自支撑氮化硅膜结构制备工艺优化 被引量：1
6
作者 王付雄 谢婉谊 《人工晶体学报》 EI CAS 北大核心 2020年第12期2358-2364,共7页
自支撑氮化硅膜结构一般是基于微纳加工技术来制备的。为了提高膜结构的品质,本文分别对自支撑氮化硅膜结构制备中的干法刻蚀参数和各向异性湿法腐蚀参数进行了研究和优化,其中干法刻蚀参数主要包括反应气体配比和刻蚀时间,各向异性湿... 自支撑氮化硅膜结构一般是基于微纳加工技术来制备的。为了提高膜结构的品质,本文分别对自支撑氮化硅膜结构制备中的干法刻蚀参数和各向异性湿法腐蚀参数进行了研究和优化,其中干法刻蚀参数主要包括反应气体配比和刻蚀时间,各向异性湿法腐蚀参数主要包括腐蚀剂浓度和腐蚀温度。在不同的参数组合下进行实验,使用光学显微镜观察并比较不同样品的表面形貌,得到了较理想的参数组合。在干法刻蚀的反应气体中加入少量O 2可改善刻蚀效果,反应气体配比V(SF 6)∶V(CHF 3)∶V(O 2)=6∶37∶3,刻蚀时间2 min。湿法腐蚀中腐蚀剂在质量分数25%处达到最大的硅腐蚀速率,同时氮化硅表面形貌也较理想。 展开更多
关键词 氮化硅 干法刻蚀 各向异性湿法腐蚀 单晶硅 自支撑膜结构
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基于ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜的压电纳米发电机 被引量：4
7
作者 孙娇娇 李银辉 +2 位作者 李朋伟 梁建国 李廷鱼 《压电与声光》 CAS 北大核心 2023年第2期306-312,共7页
采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随Zn... 采用简单的一步水热法合成了自支撑的氧化锌纳米棒(ZnO NRs)@还原氧化石墨烯(rGO)复合材料,通过旋涂法制备ZnO@rGO/聚偏二氟乙烯(PVDF)柔性复合薄膜压电纳米发电机。研究结果表明,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能随ZnO@rGO掺杂质量先增大后减小,当ZnO@rGO的质量分数为3.0%时,输出电压可达9.06 V,输出电流可达0.74μA,与仅掺杂3.0%ZnO NRs的ZnO/PVDF纳米发电机相比,其输出电压和电流分别提高了120%和124%。当负载电阻为10 MΩ时,ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机输出功率最大为5.79μW。经过4000次循环测试表明,该文所制备ZnO@rGO/PVDF柔性复合薄膜压电纳米发电机的输出性能稳定。该纳米发电机可以监测人体行走和跑步姿势,记录运动次数。有望作为自供电压力传感器件植入可穿戴电子设备中。 展开更多
关键词 聚偏二氟乙烯(PVDF) 自支撑结构 柔性复合薄膜 压电纳米发电机
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电纺纤维在锌-空气电池中的应用研究进展
8
作者 郝亚楠 谢登裕 +3 位作者 韩四林 李林林 薛建军 彭生杰 《中国材料进展》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期618-626,共9页
日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢... 日益严重的环境污染与能源危机成为人类社会可持续发展进程中的最大阻碍。锌-空气电池作为一类很有发展潜力的电化学储能装置,因其高能量密度和环境友好等特点在能源领域引发了广泛关注,然而空气电极中的氧还原反应和析氧反应动力学缓慢,严重限制了它的商业化应用,因此当前迫切需要开发高效廉价的非贵金属双功能催化剂。静电纺丝制备的一维纳米纤维具有高孔隙率和大比表面积等优点,缩短了离子扩散距离并提供了更多的反应活性位点,有效改善了活性物质的嵌入/脱出反应动力学,在储能器件领域尤其是锌-空气电池中有广阔的应用前景。首先简要介绍了静电纺丝技术,然后探讨了电纺纤维及其自支撑结构的氧还原/析氧反应的催化反应活性,并通过经典的文献案例讨论了电纺纤维在液态和柔性固态锌-空气电池中的应用研究最新进展,最后,对基于电纺纤维催化剂的锌-空气电池应用面临的挑战和未来的发展方向进行了展望。 展开更多
关键词 静电纺丝 纳米纤维 自支撑结构 双功能电催化剂 锌-空气电池
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柔性YAG-Al_(2)O_(3)纳米纤维膜负载C_(3)N_(4)的水处理性能研究 被引量：1
9
作者 姜娟 倪娜 牛强 《化工新型材料》 CAS CSCD 北大核心 2023年第12期218-223,230,共7页
采用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术制备了柔性钇铝石榴石-氧化铝(YAG-Al_(2)O_(3))纳米纤维膜,然后使用尿素包埋法将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))引入到纤维膜孔隙中,制备了自支撑光催化降解钇铝石榴石-氧化铝/氮化碳(YAG-Al_(2)O_(3)/C_(3)... 采用溶胶-凝胶法和静电纺丝技术制备了柔性钇铝石榴石-氧化铝(YAG-Al_(2)O_(3))纳米纤维膜,然后使用尿素包埋法将石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))引入到纤维膜孔隙中,制备了自支撑光催化降解钇铝石榴石-氧化铝/氮化碳(YAG-Al_(2)O_(3)/C_(3)N_(4))复合材料,表征了材料的形貌结构和力学行为,并研究了其在亚甲基蓝污水处理中的可见光催化降解性能。结果表明,YAG-Al_(2)O_(3)纳米纤维膜具有优异的柔韧性,YAG-Al_(2)O_(3)/C_(3)N_(4)复合材料在厚度方向具有良好的弹性,两者均为自支撑材料。100min内复合材料对亚甲基蓝的降解率可达96%以上,循环3次后降解率仍保持在94%左右。催化反应动力学符合Langmuir-Hinshelwood(L-H)模型,说明复合材料具有长期稳定且高效的催化降解效果。 展开更多
关键词 YAG-Al_(2)O_(3)纳米纤维膜 YAG-Al_(2)O_(3)/C_(3)N_(4)复合材料 自支撑结构 催化降解
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