基于Python的结构拓扑优化与3D打印试验研究

摘要

针对传统拓扑优化方法在设计和制造工程结构周期长、效率低等方面存在不足的问题,发展了一种高效率结构优化设计策略.采用一类简洁高效的双向渐进优化方法对简单T型结构进行拓扑优化,使用有限元法求解T结构的结构响应.构造以结构最小柔度(刚度最大)为目标函数,材料体积为约束的优化问题,利用多次有限元迭代和单元灵敏度判断来不断删除和添加材料以达到材料最佳分布.针对最优结构进行3D打印制造和力学性能试验研究,结果表明试验与仿真吻合良好,满足工程刚度需求.所提策略应用于复杂三维结构的优化设计和制造,可以大大缩短复杂工程结构的设计制造周期,为指导工程结构设计提供参考.