换一批摘要针对目前军用头盔的轻量化设计问题,提出基于拓扑优化技术的军用头盔内胆轻量化设计方法.利用三维(3D)打印在成型复杂异形结构时的优势,建立具有计算机建模、数值模拟、3D打印以及工程验证的军用头盔内胆结构轻量化设计流程.根据有限元分析法,提出一种基于结构势能最小的拓扑优化算法.设计流程主要包括:通过计算机辅助设计软件对设计对象进行3D建模;使用计算机辅助分析软件HyperWorks中的HyperMesh建立有限元模型;通过HyperWorks中的OptiStruct进行拓扑优化设计,查看拓扑优化模型的位移结果,确定设计结构是否满足约束条件.为满足头盔所必须具有的吸能防撞功能需求,在拓扑优化后的头盔内胆基础上,在其侧面加载蜂窝式吸能结构.使用结构优化设计软件solidThinking Inspire对带有蜂窝式结构的头盔内胆结构进行数值分析验证,模拟真实的头盔佩戴工况,优化前后的von Mises最大等效应力近似一致.对实验模型进行工程受力验证,对比优化前后军用头盔内胆的承受载荷能力.实验结果表明:在满足一定的约束条件和功能需求的情况下,拓扑优化结构可达到轻量化设计的目的,减重效果可达到17.14％,最大承受力达到原始结构的93.72％;同时3D打印技术结合数值模拟可以缩短研发周期,提高制造效率.
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关键词
兵器科学与技术数值模拟三维打印军用头盔内胆拓扑优化蜂窝吸能结构ordnance science and technologynumerical simulationthree-dimensional printingmilitary helmet linertopology optimizationhoneycomb energy absorption structure
分类号
TP391.73
栏目名称
DOI
10.3969/j.issn.1000-1093.2017.09.023
发布时间
2017-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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