Топологическая оптимизация элементов конструкций с использованием средств компьютерного моделирования
Another Title
Topological optimization of structural elements using computer modeling tools
Bibliographic entry
Топологическая оптимизация элементов конструкций с использованием средств компьютерного моделирования = Topological optimization of structural elements using computer modeling tools / В. И. Ивченко [и др.] // Автотракторостроение и автомобильный транспорт : сборник научных трудов : в 2 томах / Белорусский национальный технический университет, Автотракторный факультет ; редкол.: С. В. Скирковский (отв. ред.), А. С. Поварехо, В. П. Бойков [и др.]. – Минск : БНТУ, 2025. – Т. 1. – С. 101-110.
Abstract
Предложены методические рекомендации по развитию топологической оптимизации элементов конструкций, адаптированной для использования аддитивных технологий. В процесс разработки включена стадия валидации путем сопоставления расчетных и экспериментальных данных по оценке работоспособности (прочности) оптимизированной конструкции. Для варианта изготовления элементов конструкций методом 3D-печати предусмотрено проведении исследований механических свойств получаемого на 3D-принтере материала с учетом настроек печати и ориентации слоев материала относительно прикладываемой нагрузки при испытаниях. Апробация предложенных методических рекомендаций выполнена на примере силового крюка, входящего в конструкцию устройства остановки колесного транспорта. Приведены результаты расчетного и экспериментального определения разрушающей нагрузки для исходной и оптимизированной конструкции крюка. Расчетная и экспериментальная оценки эффективности проведенной топологической оптимизации составили 44,4 и 57,8 %, т. е. их отличие находится пределах 13,4 %. Масса оптимизированного варианта конструкции на 30,5 % меньше исходного варианта.
Abstract in another language
The article presents methodological recommendations for the development of topological optimization of structural elements adapted for the use of additive technologies. The development process includes a validation stage by comparing the calculated and experimental data on the assessment of the operability (strength) of the optimized design. For the option of manufacturing structural elements using the 3D printing method, it is envisaged to conduct studies of the mechanical properties of the material obtained on the 3D printer, taking into account the print settings and the orientation of the material layers relative to the applied load during testing. The proposed methodological recommendations are tested using the example of a power hook included in the design of a wheeled vehicle stopping device. The results of the calculated and experimental determination of the destructive load for the original and optimized hook designs are presented. The calculated and experimental estimates of the effectiveness of the topological optimization were 44,4 and 57,8%, i. e. their difference is within 13,4 %. The mass of the optimized version of the design is 30,5 % less than the original version.