基于SIMP模型的大型压铸设备模板拓扑优化.pdf

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1、机械设计与制造第6期168t．．，、t-MachineryDesign&Manufacture2010年6月文章编号：100．I11信—●39息97●(技、20术1●0)006—0168—03基于SIMP模型的大型压铸设备模板拓扑优化：l：郑振兴夏伟陈维平张华伟吴智恒华南理工大学机械与汽车工程学院国家金属材料近净成形工程技术研究中心，广州510641)(广东机械研究所，广州510641)TopologyoptimizationforthemouldplatensofdiecastingmachinebasedonSIMPoptimizationtheory

2、ZHENGZhen—xing，XIAWei，CHENWei—ping，ZHANGHua—wei，WUZhi—heng(NationalEngineeringResearchCenterofNear-Net-ShapeFormingforMetallicMaterials，SchoolofMechanicalandautoEngineering，SouthChinaUniversityofTechnology，Guangzhou510641，China)(GuangdongMachineryResearchInstitute，Guangzhou510460，

3、China)l【摘要】在大型压铸机的设计中引入拓扑优化技术，结合工程实际应用情况，基于有限元一拓~t-4L》《化方法，利用优化准则算法，按照变密度法求解拓扑优化的固体各向同性惩罚微结构模型(SIMP模型)，2《应用Hyperworks软件对压铸机模板结构进行了拓扑优化，得到更合理的材料分布。在满足产品技术指标《2的同时，相对于传统的设计结果，模板应力的最大值为205MPa下降到47．3MPa时，重量由初始设计的}323．6T下降到19．12T，模板变形最大值从0．29毫米下降到0．245毫米，实现了结构轻量化的目标，得到了2《适合工程应用的优化模型并实现工

4、程应用。39关键词：有限元；拓扑优化；密度法；优化准则法；压铸机；模板58【Abstract】Duringthedesignofthelargediecastingmachine，thetopologyoptimizationisintro一2《duced．Combinedwiththefactualengineeringapplication，theinterpolationfunctionofsolidisotropicmi一《2cr∞打nctures琥penalizati。n(SIMP)iseons打￡edthedensitymeth。dandthe

5、optimizati0几criteria《《algorithmisdeducedforthenumericalsolutionoftopologyoptimization．InvirtueoftheHyperworkscode，2《themouldpl~enofdiecastingmachineisusedfortopologyoptimizationdesignandthemorereasonable《ldistributionofmaterialisobtained．Comparedtotheresuhofthetraditionaldesign，th

6、estressD'lADgimumof53themouldplatensiscutdownfrom205MPato47．3MPa,themassischangedfrom23．6Tto19．12Tand2《thelno~imumofthedisplacementisdecreasedfrom0．29ramto0．245mmandtheproducttechnologyindex2lissatisfied．Theobjectiveoflightweightstructureisachievedandtheoptimizationmodelsuitablefo

7、re嚼一58neeringapplicati。nshasbeenobtained．3《Keywords：Finiteelementmethod；Topologicaloptimization；Densitymethod；Optimization《《criteriamethod；Diecastingmachine；Mouldplatens《中图分类号：TH16，TQ391．72文献标识码：A相对密度(伪密度)和弹性模量之间的关系也是假定的，每个单元1引言目前，结构拓扑优化的主要研究对象是连续体结构，在连续的伪密度为设计变量，将结构拓扑优化问题转化为材料最优分

8、布体结构拓扑优化方法中，目前比较成熟的是均匀化方法和变密度设计问题