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基于轻量化与增材制造的无人机拓扑优化
1
作者
张宇
宾仕博
+1 位作者
谢吉祥
董红亮
《工程塑料应用》
北大核心
2025年第8期114-121,共8页
为减轻某型无人机质量,利用3D打印增材制造工艺,对机架进行了分区域拓扑优化轻量化设计。首先,根据悬臂梁剪切受力状态,采用固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)拓扑优化方法得到点阵晶胞构型,并采用点阵填充法获得了机翼悬臂区域轻量化方...
为减轻某型无人机质量,利用3D打印增材制造工艺,对机架进行了分区域拓扑优化轻量化设计。首先,根据悬臂梁剪切受力状态,采用固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)拓扑优化方法得到点阵晶胞构型,并采用点阵填充法获得了机翼悬臂区域轻量化方案。其次,对底座区域进行强度和模态多目标性能拓扑优化,得到完整的机架轻量化设计方案。然后,通过对轻量化模型进行验证分析,获知机架体积从62.45 cm^(3)减至22.34 cm^(3),比采用传统SIMP拓扑优化的无人机轻量化结构体积减小了22.73%。最后,采用立体光固化成型工艺,以光敏树脂为原材料,使用HALOT-SKY 2022打印机制造了无人机实物模型,实测结构减重64.23%,轻量化效果显著。研究表明,与传统SIMP拓扑优化技术相比,基于SIMP拓扑优化技术、点阵结构设计、增材制造工艺多学科交叉融合的分区域拓扑优化方法可为无人机轻量化设计提供一种新的方法和思路,也可为塑料结构轻量化研究提供参考和借鉴。
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关键词
无人机
拓扑优化
点阵结构
增材制造
轻量化
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职称材料
灰铸铁表面Fe-Cr-Mo熔覆层多场耦合模拟及耐蚀性研究
2
作者
谢吉祥
朱洨易
+4 位作者
孙正
陈洁
李慧
叶勇
王勇
《功能材料》
北大核心
2025年第11期11203-11215,共13页
灰口铸铁的耐腐蚀性有限,严重限制了其应用范围。采用激光熔覆技术在灰铸铁表面制备耐腐蚀Fe-Cr-Mo涂层。通过有限元模拟系统揭示了激光熔覆温度场和应力场的动态分布特征,并基于正交试验优化获得最佳工艺参数组合(激光功率1 500 W、扫...
灰口铸铁的耐腐蚀性有限,严重限制了其应用范围。采用激光熔覆技术在灰铸铁表面制备耐腐蚀Fe-Cr-Mo涂层。通过有限元模拟系统揭示了激光熔覆温度场和应力场的动态分布特征,并基于正交试验优化获得最佳工艺参数组合(激光功率1 500 W、扫描速度5 mm/s、送粉速率18 g/min),熔覆层显微硬度可达到620.3HV,较基体提升约2.8倍。此外,结果表明多道熔覆层与基底间冶金结合良好,熔覆层铬元素富集。相较于灰铸铁基底,Fe-Cr-Mo熔覆层的自腐蚀电流密度由114.2μA/cm^(2)下降至3.98μA/cm^(2),耐腐蚀性能显著提升。最后系统研究了Fe-Cr-Mo熔覆层的腐蚀机理。研究成果对灰铸铁表面改性技术的发展具有一定的指导意义。
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关键词
灰铸铁
激光熔覆
数值模拟
工艺优化
耐腐蚀性
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职称材料
题名
基于轻量化与增材制造的无人机拓扑优化
1
作者
张宇
宾仕博
谢吉祥
董红亮
机构
重庆电子科技职业大学智能制造与汽车学院
东风柳州
汽车
有限公司
重庆
理工
大学
车辆工程
学院
出处
《工程塑料应用》
北大核心
2025年第8期114-121,共8页
基金
重庆市教育委员会科学技术研究计划青年基金项目(KJQN202303109)
重庆电子科技职业大学教师自主创新“火花”计划项目(25XJJSCX14)。
文摘
为减轻某型无人机质量,利用3D打印增材制造工艺,对机架进行了分区域拓扑优化轻量化设计。首先,根据悬臂梁剪切受力状态,采用固体各向同性材料惩罚模型(SIMP)拓扑优化方法得到点阵晶胞构型,并采用点阵填充法获得了机翼悬臂区域轻量化方案。其次,对底座区域进行强度和模态多目标性能拓扑优化,得到完整的机架轻量化设计方案。然后,通过对轻量化模型进行验证分析,获知机架体积从62.45 cm^(3)减至22.34 cm^(3),比采用传统SIMP拓扑优化的无人机轻量化结构体积减小了22.73%。最后,采用立体光固化成型工艺,以光敏树脂为原材料,使用HALOT-SKY 2022打印机制造了无人机实物模型,实测结构减重64.23%,轻量化效果显著。研究表明,与传统SIMP拓扑优化技术相比,基于SIMP拓扑优化技术、点阵结构设计、增材制造工艺多学科交叉融合的分区域拓扑优化方法可为无人机轻量化设计提供一种新的方法和思路,也可为塑料结构轻量化研究提供参考和借鉴。
关键词
无人机
拓扑优化
点阵结构
增材制造
轻量化
Keywords
unmanned aerial vehicle
topology optimization
lattice structure
additive manufacturing
lightweight
分类号
TB324 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
灰铸铁表面Fe-Cr-Mo熔覆层多场耦合模拟及耐蚀性研究
2
作者
谢吉祥
朱洨易
孙正
陈洁
李慧
叶勇
王勇
机构
重庆电子科技职业大学智能制造与汽车学院
重庆
市计量质量检测研究院
重庆
大学
航空航天
学院
重庆
杰信联众机械有限公司
出处
《功能材料》
北大核心
2025年第11期11203-11215,共13页
基金
重庆市自然科学基金面上项目(CSTB2024NSCQ-MSX0892)
重庆市博士后研究项目(2023CQBSHTB3049)
+2 种基金
重庆市教委科学技术研究计划青年项目(KJQN202403122、KJQN202403125、KJQN202303118)
重庆电子科技职业大学校级科研项目(822109)
重庆市教育科学规划课题项目(K25ZG3090278)。
文摘
灰口铸铁的耐腐蚀性有限,严重限制了其应用范围。采用激光熔覆技术在灰铸铁表面制备耐腐蚀Fe-Cr-Mo涂层。通过有限元模拟系统揭示了激光熔覆温度场和应力场的动态分布特征,并基于正交试验优化获得最佳工艺参数组合(激光功率1 500 W、扫描速度5 mm/s、送粉速率18 g/min),熔覆层显微硬度可达到620.3HV,较基体提升约2.8倍。此外,结果表明多道熔覆层与基底间冶金结合良好,熔覆层铬元素富集。相较于灰铸铁基底,Fe-Cr-Mo熔覆层的自腐蚀电流密度由114.2μA/cm^(2)下降至3.98μA/cm^(2),耐腐蚀性能显著提升。最后系统研究了Fe-Cr-Mo熔覆层的腐蚀机理。研究成果对灰铸铁表面改性技术的发展具有一定的指导意义。
关键词
灰铸铁
激光熔覆
数值模拟
工艺优化
耐腐蚀性
Keywords
gray cast iron
laser cladding
numerical simulation
process optimization
corrosion resistance
分类号
TB332 [一般工业技术—材料科学与工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于轻量化与增材制造的无人机拓扑优化
张宇
宾仕博
谢吉祥
董红亮
《工程塑料应用》
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
2
灰铸铁表面Fe-Cr-Mo熔覆层多场耦合模拟及耐蚀性研究
谢吉祥
朱洨易
孙正
陈洁
李慧
叶勇
王勇
《功能材料》
北大核心
2025
0
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职称材料
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