和大家分享一個三角支板靜力分析+拓?fù)鋬?yōu)化+SLM仿真+3D打印的小案例。

1、首先采用UG建立模型，三角支板長60mm，寬40mm，三頂點處倒角R8，三個圓孔直徑為8mm。原始模型如圖：

2、施加約束和載荷，載荷類型為bearing load。模擬三角支板的真實受力。得到變形和應(yīng)力分布如圖：

3、從圖中可以看出，在某些部位受力較小，為減輕三角支板的重量對其進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，關(guān)鍵位置不優(yōu)化，采用變密度法優(yōu)化，保留45%的質(zhì)量。優(yōu)化后如圖：

4、拓?fù)鋬?yōu)化后的三角支板不規(guī)則，不方便加工，且小面太多，網(wǎng)格劃分極易失敗。因此需要進(jìn)行后拓?fù)涮幚怼?/span>

導(dǎo)出拓?fù)浜蟮腟TL格式的模型，在UG中進(jìn)行逆向重構(gòu)。將重構(gòu)后的模型進(jìn)行靜力分析，邊界條件和原始模型一致。

5、對比優(yōu)化前和優(yōu)化后的模型，應(yīng)力變化不大，表明此優(yōu)化方法可行。

6、對優(yōu)化后的三角支板進(jìn)行增材仿真，采用SLM方法實現(xiàn)。

流程圖如下，第一個瞬態(tài)熱分析為增材過程中的邊界施加，第二個瞬態(tài)熱分析為熱處理，之后是靜力分析。

7、查看全局最大溫度為1260℃，材料Ni718的熔化溫度為1260~1320℃，因此參數(shù)設(shè)置存在一定問題，后續(xù)可調(diào)節(jié)掃描速度和對流系數(shù)，本文暫不做修正。

8、對增材制造過程進(jìn)行溫度場分析和靜力學(xué)分析，查看變形和應(yīng)力分布。可知，在增材過程中，最大的應(yīng)力主要分布于基板和零件的結(jié)合處，最大變形位置位于三角支板前緣處，符合實際。

9、對優(yōu)化后的三角支板利用Cura軟件進(jìn)行切片，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，最后導(dǎo)出G代碼，在3D打印機(jī)中進(jìn)行增材制造。

10、最后對比優(yōu)化前后及最終實物如圖：

拓?fù)鋬?yōu)化過程，增材仿真過程，3D打印過程請看視頻