workbench三角支板的优化、SLM仿真及制造

和大家分享一个三角支板静力分析+拓扑优化+SLM仿真+3D打印的小案例。

1、首先采用UG建立模型，三角支板长60mm，宽40mm，三顶点处倒角R8，三个圆孔直径为8mm。原始模型如图：

2、施加约束和载荷，载荷类型为bearing load。模拟三角支板的真实受力。得到变形和应力分布如图：

3、从图中可以看出，在某些部位受力较小，为减轻三角支板的重量对其进行拓扑优化，关键位置不优化，采用变密度法优化，保留45%的质量。优化后如图：

4、拓扑优化后的三角支板不规则，不方便加工，且小面太多，网格划分极易失败。因此需要进行后拓扑处理。

导出拓扑后的STL格式的模型，在UG中进行逆向重构。将重构后的模型进行静力分析，边界条件和原始模型一致。

5、对比优化前和优化后的模型，应力变化不大，表明此优化方法可行。

6、对优化后的三角支板进行增材仿真，采用SLM方法实现。

流程图如下，第一个瞬态热分析为增材过程中的边界施加，第二个瞬态热分析为热处理，之后是静力分析。

7、查看全局最大温度为1260℃，材料Ni718的熔化温度为1260~1320℃，因此参数设置存在一定问题，后续可调节扫描速度和对流系数，本文暂不做修正。

8、对增材制造过程进行温度场分析和静力学分析，查看变形和应力分布。可知，在增材过程中，最大的应力主要分布于基板和零件的结合处，最大变形位置位于三角支板前缘处，符合实际。

9、对优化后的三角支板利用Cura软件进行切片，设置相应参数，最后导出G代码，在3D打印机中进行增材制造。

10、最后对比优化前后及最终实物如图：

拓扑优化过程，增材仿真过程，3D打印过程请看视频