Inspire赋能3D打印铰链力臂优化设计

某机构铰链力臂通过 4 个连接螺钉固定在基体上,悬臂受集中载荷,通过铰链力臂传力至基体结构,优化结构和传力路径,可以更高效的传递载荷和减轻结构重量。


1. 优化目标:限定材料体积,优化结构使其承受载荷最大;


2. 结构材料:材料密度为1.16每立方厘米,重量不高于46g;


3. 尺寸要求:图中结构为初始参考结构,要求优化后的结构保证安装接口、加载接口和图中明确的尺寸,避开不可设计区域,其余均可自由设计;


4. 加载试验:参赛作品通过 4 个HB1-202 M6x14 螺钉和 4 个HB1-521 6x10x0.8 平垫与固定工装对接,选手需保证作品可以和固定工装可靠连接。(接口不符合要求或连接不可靠的作品视为无效作品)。悬臂通过Φ6 通孔与加载工装穿销连接,加载方向竖直向下,直至结构破坏(装配如图 3);


5. 空腔结构需预留排流出口,建议薄壁结构厚度不小于 0.5mm,若采用点阵结构,建议连杆直径不小于 1mm。

基于Inspire的铰链力臂(3D打印)优化的图1
1.png基于Inspire的铰链力臂(3D打印)优化的图3

                                                                        图 1

2.png

基于Inspire的铰链力臂(3D打印)优化的图5                                                           图 2


3.png

                                                                图 3


经过以上审题后设定优化设计空间模型

优化前模型.jpg



使用inspire进行两轮优化后得到的优化设计模型

初步优化.png



使用UG对优化后模型重建第一版

模型重建第一版.png



使用UG对优化后模型重建第二版

模型重建第二版.png



对重建后第二版模型,使用Inspire进行结构仿真,在1600N载荷极限下测得的屈服极限百分比为178.2%,预计实际载荷在1300N至1500N之间

仿真.jpg



提交后3D打印得到的实际称重为46g符合比赛要求

IMG_20190920_103719.jpg



进行实际加载测试得到最大受力为1454.3N,处于预期承受最大载荷范围内

IMG_20190920_104317.jpg实验力时间曲线图

33.bmp


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