Topology optimization of fibre reinforced polymer lattice structures for additive manufacturing

正交异性材料 微尺度化学 材料科学 拓扑优化 均质化(气候) 各向异性 各向同性 拓扑(电路) 微观力学 复合材料 格子(音乐) 材料性能 结构工程 有限元法 数学 复合数 光学 物理 工程类 数学教育 生物多样性 生态学 组合数学 生物 声学
作者
Jingwei Zhang,Qinglong An
出处
期刊:Composites Science and Technology [Elsevier BV]
卷期号:242: 110144-110144 被引量:7
标识
DOI:10.1016/j.compscitech.2023.110144
摘要

The material anisotropy induced by the related additive manufacturing (AM) extrusion process and the geometric errors introduced into the unit lattices by the stair-stepping artifacts were coupled in the topology optimization model to ensure the accuracy and reliability of the optimal design for the fibre reinforced polymer lattice structures. The material properties of the 3D printed carbon fibre reinforced polymers (CFRP) were firstly systematically investigated by extensive tensile tests aided by the digital image correlation (DIC) system, through which the microscale material anisotropy was clarified. Moreover, the accurate orthotropic material models were introduced into the as-fabricated mesoscale unit lattices with geometric errors to obtain the effective mechanical properties. Finally, mechanical performance of the macroscale structures was optimized by the integration of the ideal and as-fabricated unit lattices with the homogenization-based topology optimization method. The AM process-induced material anisotropy and geometric errors result in significant deviations of the mechanical property of the topologically optimized macrostructures and more accurate topology optimization results can be achieved considering the microscale material anisotropy and the geometric error in the mesoscale unit lattice. The results obtained in this investigation indicate that it is essential to comprehensively consider the AM process-induced microscale material anisotropy and mesoscale geometric errors in the topology optimization of fibre reinforced polymer lattice structures to improve the accuracy and reliability of the optimal design.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
迅速冰旋完成签到,获得积分10
刚刚
1秒前
1秒前
2秒前
2秒前
Lucas应助Pzuzu采纳,获得10
3秒前
3秒前
4秒前
Lucas应助顺利的远航采纳,获得10
5秒前
永远的北伦敦完成签到,获得积分10
5秒前
3djacklee发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
calm发布了新的文献求助10
6秒前
死狼也嚎叫完成签到 ,获得积分10
6秒前
fanzhang发布了新的文献求助10
7秒前
llc完成签到 ,获得积分10
7秒前
yupeng_xu完成签到 ,获得积分10
7秒前
传统的白翠关注了科研通微信公众号
7秒前
慕青应助友好的水儿采纳,获得10
8秒前
小猪佩奇发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
HJK745发布了新的文献求助10
9秒前
虚拟的以南完成签到,获得积分10
10秒前
xo80完成签到 ,获得积分10
10秒前
Owen应助Obbos采纳,获得10
10秒前
molihuakai应助虚拟的怀绿采纳,获得10
11秒前
韩豆乐完成签到,获得积分10
12秒前
负责的紫安完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
今者当歌完成签到,获得积分10
14秒前
啦啦啦完成签到,获得积分10
14秒前
Zxx完成签到,获得积分10
15秒前
自然忆灵发布了新的文献求助10
15秒前
16秒前
烟消云散应助淡淡落雁采纳,获得30
16秒前
17秒前
霞霞完成签到,获得积分10
17秒前
卫大伯完成签到,获得积分10
19秒前
20秒前
20秒前
高分求助中
Principles of Economics, 11th Edition 10000
Prescott's Microbiology: 2026 Release ISE 10000
University Physics with Modern Physics, 16th edition 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Environmental Leverage in Times of Climate Crisis: Product Standards, Carbon Border Measures and Preferential Trade Agreements 1000
Interactions of Vowel Quality and Prosody in East Slavic 1000
Erwählung und Berufung bei Paulus: Bedeutung, Entwicklung und Funktion einer Vorstellung in ihrem frühjüdischen und griechisch-römischen Kontext 850
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7187358
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8825281
关于积分的说明 18634204
捐赠科研通 6818536
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3173880
关于科研通互助平台的介绍 2323858
邀请新用户注册赠送积分活动 2148307