Graded-density Lattice Structure Optimization Design Based on Topology Optimization

摘要： 点阵材料是一种超轻高强的高性能多孔材料，目前主要以等密度构建点阵结构体。在实际情况下，点阵材料的各部分承受着不同的载荷，等密度点阵材料存在性能不能充分发挥的问题。针对上述问题，将拓扑优化引入点阵材料设计中，提出一种基于均匀化方法的多尺度拓扑优化方法，实现了变密度点阵结构体的优化设计，可根据实际载荷设计出最优的变密度点阵结构体，以达到最优性能。以汽车连杆为例，与现有商业软件HyperWorks采用的梁模型点阵优化方法进行对比验证。结果表明，所提出方法优化所得连杆的轻量化效果更好，应力分布更合理。该方法生成的变密度点阵结构有着更优异的性能，更适合变密度点阵结构体的优化设计。