طراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی بهینهشده با استفاده از بهینهسازی توپولوژی و چاپ سهبعدی
نویسندگان
1 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
2 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
3 گروه مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران
doi
10.22034/ijme.2025.520728.2075چکیده
در این پژوهش، رویکردی نوین مبتنی بر بهینهسازی توپولوژی برای طراحی و تحلیل ساختارهای مکانیکی سبک و با عملکرد بالا ارائه شده است. با استفاده از شبیهسازی عددی و آزمایشهای تجربی، رفتار مکانیکی نمونههای طراحیشده مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا طرح اولیه در نرمافزار المان محدود آباکوس با استفاده از بهینهسازی توپولوژی ایجاد شد و با توجه به ساختار ایجاد شده، مدل شبکهای برای بررسی به عنوان جاذب انرژی طراحی شد. مدلهای طراحی شده در نرمافزار المان محدود آباکوس تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند. برای اعتبارسنجی نتایج، نمونههای تجربی با استفاده از پرینتر سهبعدی ساخته شدند و به صورت تجربی تحت بارگذاری شبه استاتیکی قرار گرفتند که همخوانی نتایج عددی و تجربی را تأیید کردند. دو چیدمان مختلف برای بررسی ساختار ارائه شده مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که ساختارهای بهینهشده 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 5/31 درصد دارای عملکرد بهتری است. این روش نه تنها امکان طراحی سازههایی با کارایی بالاتر را فراهم میکند، بلکه کاربردهای گستردهای در صنایع خودروسازی، هوافضا و دیگر حوزههای مهندسی دارد.
