Проведення топологічної оптимізації кронштейна та підготовлення до 3d-друку

Автор(и)

  • Андрій Михайлович Єрошенко Національний університет «Чернігівська політехніка», Ukraine
  • Владислав Юрійович Полюшко Національний університет «Чернігівська політехніка», Ukraine

DOI:

https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-3(21)-79-88

Ключові слова:

топологічна оптимізація, адитивні технології, 3D-друк

Анотація

Актуальність теми дослідження. Зниження маси та збільшення питомої міцності конструкцій, що використовуються в різних галузях машинобудування – на сьогодні найважливіші завдання конструкторів всього світу. Рішення цих проблем безпосередньо пов’язане із завданням пошуку оптимальних геометричних параметрів проєктова-
ного виробу. Застосування топологічної оптимізації дозволить зменшити вагу виробу зі збереженням вимог до міцності деталі.
Постановка проблеми. Отримати топологічно оптимізовану деталь, зменшивши масу на 30–50 %. Зберегти статичні характеристики та конструктивну міцність деталі.
Аналіз останніх досліджень і публікацій. Опираючись на досвід та роботу спеціалістів у цьому напрямі, проблема, яка зазначена вище, може бути вирішена за допомогою топологічної оптимізації та адитивних технологій.
Виділення недосліджених частин загальної проблеми. Нині малодослідженим питанням залишається параметризація фізичної моделі для вирішення завдань топологічної оптимізації.
Постановка завдання. Зробити дослідження топології з метою отримання найкращого відношення міцності до маси кронштейна, зменшивши при цьому масу на 50 %. Зробити порівняння результатів досліджень у різних програмних пакетах. Підготувати вихідні моделі для швидкого прототипування за допомогою 3D-друку.
Виклад основного матеріалу. У цій роботі проводиться топологічна оптимізація кронштейна. Зменшуємо його масу на 50 %, зберігаючи всі статичні характеристики та параметри. Проєктуємо деталь у програмному пакеті SolidWorks. Проводимо оптимізацію у двох програмних пакетах: SolidWorks та Fusion 360, порівнюємо отримані результати. Друкуємо оптимізовану деталь на 3D-принтері, використовуючи програмний пакет Simplify 3D.
Висновки відповідно до статті. Оптимізовано конструкцію кронштейна в програмних пакетах SolidWorks і Fusion 360, зменшивши його масу на 50 %. Кронштейн, оптимізований в SolidWorks, виглядає естетично краще. Коефіцієнт запасу міцності кронштейна, оптимізованого в SolidWorks, дорівнює 12, а в Fusion 360 – 15. Це свідчить про те, що необхідно виконувати нове дослідження топології, видаляючи 60–65 % матеріалу. При підготовці до прототипування методом 3D-друку на виході отримали текстовий документ з g-кодом.

Біографії авторів

Андрій Михайлович Єрошенко, Національний університет «Чернігівська політехніка»

кандидат технічних наук, доцент

Владислав Юрійович Полюшко, Національний університет «Чернігівська політехніка»

магістрант

Посилання

Weiss C. M., Marcus H. L. Selective Area Laser Deposition for Silicon Nitride Joining. Proceedings of the Solid Freeform Fabrication Symposium / The University of Texas at Austin, August 6-8, 2012. 8 p.

Weiss C. M. Selective Area Laser Deposition For the Purpose of Ceramic Joining and Repair: a dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of doctor of philosophy. Mansfield : University of Connecticut, 2013. 130 p.

Boboulos M. A. CAD-CAM & Rapid Prototyping Application Evaluation. Frederiksberg : Ventus Publishing ApS, 2010. 174 p.

Pham D. T., Dimov S. S. Rapid Manufacturing: The Technologies and Applications of Rapid Prototyping and Rapid Tooling. London : Springer-Verlag, 2001. 214 p.

Теміс Ю. М., Якушев Д. А. Оптимізація конструкції деталей і вузлів ГТД. Вісник СГАУ. 2011. № 3-1. С. 183–188.

Боровиков А. А., Тененбаум С. М. Топологічна оптимізація перехідного відсіку КА. Аерокосм. науч. журнал. МГТУ ім. Н. Е. Баумана. 2016. № 05. С. 16–30.

Ковров О. М., Єрошенко А. М. Комплексне використання CAD/CAM/CAE систем у проектуванні та виготовленні прес-форм для лиття деталей зі складними криволінійними поверх-

нями. Вісник Чернігівського державного технологічного університету: Серія: Технічні науки. 2013. № 3(67). C. 111–119.

Kalchenko V. V., Yeroshenko A. M., Boyko S. V., Ignatenko P. L. Development and Research of Thermoplastic Methods for Hardening Details. Natsionalnyi Hirnychyi Universytet. Naukovyi Visnyk. 2020. Iss. 2. Рр. 53-60.

Камаєв С. В., Марков М. А., Новиков М. М., Вермель В. Д., Громишков А. Д. Виготовлення моделей складної просторової форми. Перспективні матеріали. 2011. № 13. С. 154–158.

Оганесян П. А., Шевцов С. Н. Оптимізація топології конструкцій в пакеті ABAQUS. Вісник Самар. науч. центру РАН. 2014. Т. 16. С. 543–549.

Jikai Liu, Yongsheng Ma. A survey of manufacturing oriented topology optimization methods. Advances in Engineering Softwar. 2016. August. Рp. 161–175.

Munk D. J., Vio G. A., Steven G. P. Topology and shape optimization methods using evolutionary algorithms: a review. Struct Multidisc Optim. September 2015. Vol. 52, iss. 3. Рр. 613–631.

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-09-30

Як цитувати

Єрошенко, А. М., & Полюшко, В. Ю. (2020). Проведення топологічної оптимізації кронштейна та підготовлення до 3d-друку. Технічні науки та технології, (3(21), 079–088. https://doi.org/10.25140/2411-5363-2020-3(21)-79-88