适应增材制造构件倾角约束的拓扑优化方法

杜义贤^1,2，徐明^1,2，周鹏^1,2，田启华^1,2

1. 三峡大学机械与动力学院2. 水电机械设备设计与维护湖北省重点实验室

摘 要：为了解决增材制造过程中因为倾角小于临界值,造成倾斜结构无法直接打印的问题,提出一种适应增材制造构件倾角约束的拓扑优化方法,该方法建立了一种新的单元密度更新迭代规则,规定每个单元的可打印密度与相应支撑区域内单元的可打印密度之间的关系。将该迭代规则应用于拓扑优化方法中,优化得到的结果能直接进行增材制造,无需其他处理。以MBB梁和悬臂梁为例,定义不同的基底方向,拓扑出相应的构型,并对构型进行模型重构,测量典型的倾角大小。结果表明:所提出的方法能够约束构型的倾角,实现在不添加附加支撑的情况下进行打印。

关键词：增材制造;拓扑优化;单元密度更新;附加支撑;