طراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی بهینه شده با استفاده از بهینه سازی توپولوژی و چاپ سه بعدی

در این پژوهش، رویکردی نوین مبتنی بر بهینه سازی توپولوژی برای طراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی سبک و با عملکرد بالا ارائه شده است. با استفاده از شبیه سازی عددی و آزمایش های تجربی، رفتار مکانیکی نمونه های طراحی شده مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا طرح اولیه در نرم افزار المان محدود آباکوس با استفاده از بهینه سازی توپولوژی ایجاد شد و با توجه به ساختار ایجاد شده، مدل شبکه ای برای بررسی به عنوان جاذب انرژی طراحی شد. مدل های طراحی شده در نرم افزار المان محدود آباکوس تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند. برای اعتبارسنجی نتایج، نمونه های تجربی با استفاده از پرینتر سه بعدی ساخته شدند و به صورت تجربی تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند که همخوانی نتایج عددی و تجربی را تایید کردند. دو چیدمان مختلف برای بررسی ساختار ارائه شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختارهای بهینه شده از نظر جذب انرژی، استحکام و کاهش وزن، عملکرد مناسبی دارند و نمونه بهینه دوم از نظر مقدار جذب انرژی در مقایسه با نمونه اول به میزان ۵/۳۱ درصد دارای عملکرد بهتری است. این روش نه تنها امکان طراحی سازه هایی با کارایی بالاتر را فراهم می کند، بلکه کاربردهای گسترده ای در صنایع خودروسازی، هوافضا و دیگر حوزه های مهندسی دارد.

کلیدواژه ها:

بهینه سازی توپولوژی ، جاذب انرژی ، چاپ سه بعدی ، شبیه سازی عددی ، آزمایش شبه استاتیکی