基于SLM工艺的薄壁结构零部件轻量化自支撑优化设计方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51905497
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0506.机械设计学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Manufacturing support structures by selective laser melting (SLM) will bring a series of disadvantages, for example, manufacturing time increases, materials waste, complicated post-processing and high cost. Therefore, this research focused on the lightweight and self-supporting optimization design method of thin-walled parts based on selective laser melting. Firstly, the forming ability and mechanical properties of thin-walled structures with different structure parameters and positional parameters are analyzed, the mapping relationship between structure parameters, positional parameters and target limit geometric constraints, mechanical properties is established, based on the above a limit geometric constraint database for thin-walled parts is established. In addition, the interaction of laser and metal, the metallurgical dynamics of molten pools and the non-equilibrium solidification behavior of ultra-high temperature moving pools are explored, and the mechanism of stress strain and defect formation during the laser forming process of thin-walled structures are revealed, which will provide a bases for the control of defects forming. Finally, the lightweight and self-supporting optimization design method of thin-walled parts based on SLM is studied, the aerospace eight-claw frame is optimized using above mentioned method and the forming performance is analyzed. The research results will enrich the optimization design method system based on SLM technology, and provide theoretical and technical support for the application of SLM technology for the thin-wall components.
面向零部件轻量化设计需求,针对SLM成形辅助支撑结构导致的加工时间增加、材料浪费、后处理工序复杂、成本高等问题,开展基于SLM极限几何工艺约束的零部件轻量化自支撑优化设计方法研究。分析薄壁结构在不同特征参数及位置参数时的成形能力及力学性能,建立结构特征参数、位置参数与目标极限几何约束、力学性能的映射关系,形成薄壁结构体系极限几何约束数据库。探索薄壁结构激光/金属热交互作用、熔池冶金动力学行为和超高温移动熔池非平衡凝固行为,揭示薄壁结构选区激光熔化成形过程中应力应变和缺陷形成机理,为成形缺陷的控制提供依据。研究基于SLM极限几何约束的零部件轻量化自支撑优化设计方法,以航天八爪框典型结构为对象,开展基于SLM极限几何工艺约束的八爪框轻量化自支撑优化设计及成形性能分析。研究成果将充实基于SLM技术的零件优化设计方法体系,为推进SLM技术在薄壁结构零部件方面的深入应用提供理论及技术支撑。

结项摘要

为解决SLM成形辅助支撑结构过程中产生加工时间增加、材料浪费、后处理工序复杂、成本高等问题,本项目开展了基于SLM极限几何工艺约束的零部件轻量化自支撑优化设计方法研究,成果如下:(1)研究了SLM极限几何工艺约束的描述及表征,揭示了影响薄壁结构SLM成形的关键结构特征参数及位置参数,建立了极限几何工艺约束与性能的映射关系,搭建了薄壁结构体系极限几何约束数据库;(2)研究了薄壁结构SLM成形过程热变形问题,建立了多尺度多物理场耦合数值模拟分析模型,开展了基于响应面分析法的多工艺参数变量多目标系统实验研究,揭示了不同工艺参数对成形过程中移动熔池冶金动力学特性及其传热传质行为的影响规律,形成了薄壁结构—工艺—缺陷的映射关系,揭示了变形、气孔、裂纹、层间熔合不良等缺陷形成机理,为成形缺陷的控制提供依据;(3)研究了薄壁结构的零部件轻量化自支撑优化设计方法的问题,基于零件功能/性能要求、热应力仿真结果及设计空间等多约束条件,开展了零部件轻量化设计方法研究,结合极限几何约束数据库与尺寸优化设计技术,探索了轻量化零件自支撑优化设计及二次轻量化设计方法,在实现零件轻量化设计的同时可以通过SLM技术加工无需支撑结构,以航天八爪框典型结构为对象,开展了基于SLM极限几何工艺约束的八爪框轻量化自支撑优化设计及成形性能分析。本项目提出的基于SLM技术的零件优化设计方法体系,可为推进SLM技术在薄壁结构零部件方面的深入应用提供理论及技术支撑。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(8)
Selective laser melting of CuCrZr alloy: processing optimisation, microstructure and mechanical properties
CuCrZr 合金的选择性激光熔化:加工优化、微观结构和机械性能
  • DOI:
    10.1016/j.jmrt.2022.06.158
  • 发表时间:
    2022-07-21
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATERIALS RESEARCH AND TECHNOLOGY-JMR&T
  • 影响因子:
    6.4
  • 作者:
    Kuai, Zezhou;Li, Zhonghua;Liu, Tiecheng
  • 通讯作者:
    Liu, Tiecheng
Difference-extent of microstructure and mechanical properties: Simulating multi-laser selective melting Ti6Al4V
微观组织和力学性能的差异程度:模拟多激光选区熔化Ti6Al4V
  • DOI:
    10.1016/j.optlastec.2022.108249
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Optics and Laser Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Zhonghua Li;Wenpeng Liu;Bin Liu;Shuai Yang;Zezhou Kuai;Yunfei Nie
  • 通讯作者:
    Yunfei Nie
选区激光熔化制备CuSn10薄壁件侧表面粗糙度研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    应用激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李忠华;李霍东;蒯泽宙;杨志成;史京帅;陈彦磊;刘斌
  • 通讯作者:
    刘斌
Microstructure and mechanical properties of CNC-SLM hybrid manufacturing 316L parts
CNC-SLM混合制造316L零件的显微组织和力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.jmapro.2022.04.053
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Journal of Manufacturing Processes
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    Zhonghua Li;Zhicheng Yang;Bin Liu;Shuai Yang;Zezhou Kuai;Jiaxin Li;Huodong Li;Yanlei Chen;Huarong Wu;Peikang Bai
  • 通讯作者:
    Peikang Bai
Mechanical properties of AlSi10Mg lattice structures fabricated by selective laser melting
选区激光熔化制备AlSi10Mg晶格结构的力学性能
  • DOI:
    10.1016/j.matdes.2020.108709
  • 发表时间:
    2020-07-01
  • 期刊:
    MATERIALS & DESIGN
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Li, Zhong-hua;Nie, Yun-fei;Liu, Fei
  • 通讯作者:
    Liu, Fei

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

煤体强度对钻屑温度影响的试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐连满;李国臻;李忠华;PAN Yi-shan,XU Lian-man,LI Guo-zhen,LI Zhong-hua(S
  • 通讯作者:
    PAN Yi-shan,XU Lian-man,LI Guo-zhen,LI Zhong-hua(S
不同加载速率下煤岩单轴压缩电荷感应规律研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    唐治;李忠华;朱丽媛;李国臻
  • 通讯作者:
    李国臻
冲击波作用下巷道破坏规律相似模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    振动与冲击
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘一山;李忠华;代树红;L Xiang-feng,PAN Yi-shan,LI Zhong-hua,DAI Shu-hon
  • 通讯作者:
    L Xiang-feng,PAN Yi-shan,LI Zhong-hua,DAI Shu-hon
含瓦斯煤体加载破坏声-电前兆信息试验研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    煤炭学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    潘一山;赵扬锋;肖晓春;李忠华
  • 通讯作者:
    李忠华
基于啮合间隙的螺杆齿形设计与成形加工方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    机械工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张元勋;唐倩;江振伟;李忠华
  • 通讯作者:
    李忠华

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

李忠华的其他基金

轻质高强钛合金-聚酰亚胺多尺度复合多孔材料设计及协同吸声机制研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    54 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码