基于尺寸優(yōu)化的增材制造支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法研究.pdf

1、近年來，增材制造技術(shù)越來越受到人們的關(guān)注，其在航空航天、醫(yī)療、軍事消費(fèi)品、工藝品等市場得到了廣泛的運(yùn)用。到2014年世界范圍內(nèi)增材制造的產(chǎn)值規(guī)模達(dá)已經(jīng)到40億美元，其增速也在加快，國內(nèi)的產(chǎn)值有8到9億元人民幣，可以看出增材制造行業(yè)有很大的前景，并且我國該產(chǎn)業(yè)還具有很大的潛力。支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在增材制造過程中具有重要意義，在成型的過程中起到保證零件穩(wěn)定性以及位置精度、防止零件翹起變形的作用，因此對(duì)增材制造中支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行研究，很有必要

2、和意義。
　　本文的研究內(nèi)容主要分兩個(gè)步驟，成型方向的優(yōu)化研究和支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)研究。在增材制造中零件的成型方向，會(huì)很大程度上影響零件支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。本文首先對(duì)零件的成型方向優(yōu)化進(jìn)行了研究。通過對(duì)目前經(jīng)常采用優(yōu)化目標(biāo)進(jìn)行分析，改進(jìn)支撐結(jié)構(gòu)數(shù)量的優(yōu)化目標(biāo)模型，使得其更加科學(xué)合理。然后運(yùn)用遺傳算法，對(duì)三個(gè)目標(biāo)進(jìn)行了單目標(biāo)和多目標(biāo)的優(yōu)化。同時(shí)對(duì)遺傳算法的求解過程進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的運(yùn)算速度。
　　其次在支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)首次中加入了

3、尺寸優(yōu)化的思想，提出了基于尺寸優(yōu)化的增材制造支撐結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。該支撐設(shè)計(jì)方法能夠根據(jù)零件在不同部位的結(jié)構(gòu)特征，生成相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)形式，這在一定程度上能夠節(jié)省成型材料。然后在Matlab中，采用STL的文件格式對(duì)提出的方法進(jìn)行了編程實(shí)現(xiàn)。最后通過工程實(shí)例對(duì)本文的優(yōu)化方法和支撐設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了驗(yàn)證。驗(yàn)證結(jié)果說明了提出的方法的正確性和有效性。
　　通過本文的研究增材制造中成型方向的優(yōu)化模型更加合理，遺傳算法的求解速度加快，同時(shí)生成的支撐結(jié)