快速铸造原型内腔结构设计机理研究及其拓扑优化

项目名称： 快速铸造原型内腔结构设计机理研究及其拓扑优化

项目编号： No.11172236

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2012

项目学科： 数理科学和化学

项目作者： 朱继宏

作者单位： 西北工业大学

项目金额： 68万元

中文摘要： 快速铸造技术极大地提高了航空航天精密零部件的生产效率和制造柔性，然而树脂原型由于其刚度和热胀系数大、烧失温度高，在加热过程中极易胀裂砂型壳，导致铸造失败。为此，针对砂型和树脂原型的构造与工艺特点，本项目提炼出同时考虑砂型热应力和原型刚度两种指标的异相材料热匹配优化设计这一科学问题，通过研究原型结构的拓扑优化设计技术，形成填充空腔的结构创新构型设计新方法；进一步深入探讨热力耦合环境下构型设计对系统力学性能的影响机理，实现砂型与原型之间的热变形协调。在降低砂型壳热应力、避免胀破的同时，也能充分保证原型刚度、节省光敏树脂材料消耗，最终通过原理性样件的快速铸造试验测试验证设计效果。项目特色在于将拓扑优化设计方法与先进制造技术相结合，分析热力耦合环境下树脂原型结构的设计机理；通过解决新问题，发展拓扑优化设计方法，同时拓展其工程应用范畴。对开展材料-结构-工艺一体化设计具有重要意义。

中文关键词： 拓扑优化；快速铸造；热应力；匹配设计；

英文摘要：

英文关键词： topology optimization；rapid casting；thermal stress；matching design；