طراحی و شبیهسازی میکروپهپاد با استفاده از بهینهسازی توپولوژی و فناوری ساخت افزودنی
نویسندگان
1 نویسنده مسئول: استادیار دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه افسری امام علی، تهران، ایران
2 استادیار دانشکده مهندسی و پرواز، دانشگاه افسری امام علی، تهران، ایران
doi
چکیده
گسترش قابلیتها و توسعه روزافزون فناوری ساخت افزودنی، سبب کاهش هزینهها در تولید محصولات سفارشیشده است و همچنین امکان تولید ساختارهای پیچیده برای میکروپهپادها را فراهم کرده است. وزن عموماً یکی از اصلیترین ویژگیهای طراحی میکروپهپادها است، اما اغلب بهعنوان معاوضهای در برابر دوام و سایر قابلیتها میباشد. بااینحال، ساختارهای فوق سبک میتوانند با استفاده از ساخت افزودنی و بهینهسازی توپولوژی، بدون به خطر انداختن یکپارچگی سازه، تحقق یابند. این مطالعه به بررسی استفاده از این دو فناوری برای طراحی و ساخت میکروپهپادهای سبکوزن بهینهسازی شده میپردازد. طراحی مولد با استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی، بهینهسازی توپولوژی را برای توزیع بار بهینه انجام میدهد و کارایی خود را در شبیهسازیهای مختلف نشان داده است. پژوهش حاضر به پیچیدگیهای طراحی میکروپهپاد و وابستگی متقابل بین هندسه، روش ساخت و مواد پرداخته است. در این پژوهش، قاب میکروپهپاد از نوع مربعی، با روش چاپ سهبعدی رسوب ذوبشده (FDM) و فیلامنت PETG ساخته شد. خواص مطلوب ماده انتخابشده از طریق آزمایش مکانیکی و بررسی مطالعات پیشین مشخص گردید. سپس، بهینهسازی توپولوژی برای ایجاد ساختار بدنه سبکوزن با پیکربندی X انجام گرفت. طرح بهینهشده چاپ سهبعدی شد و از طریق آزمون بارگذاری برای اعتبارسنجی نتایج شبیهسازی المان محدود ارزیابی گردید. نتایج آزمایشها و شبیهسازیها نشان داد که ترکیب بهینهسازی توپولوژی و چاپ سهبعدی میتواند بهطور ایمن و قابلاعتماد برای طراحی و تولید سریع میکروپهپادها به کار رود. مدل بهینهسازی شده نهایی که توسط ساخت افزودنی تولید شد، قادر به تحمل وزنی معادل 100 برابر جرم خود بود که نشاندهنده بهینهتر بودن این مدل نسبت به طرحهای مطالعات پیشین است.
