Zastosowanie optymalizacji topologicznej w kształtowaniu odlewanych konstrukcji szkieletowych

• Autorzy: Piekło J. , Pysz S. , Małysza M.

Identyfikatory

DOI

10.7356/iod.2014.23

Warianty tytułu

EN

Application of topological optimisation in forming of cast cellular structures

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Konstrukcje szkieletowe są ważnym elementem stosowanym jako absorbery energii w przemyśle zbrojeniowym, lotniczym i samochodowym. Jednoczesne zastosowanie algorytmów optymalizacji topologicznej do kształtowania wytrzymałościowego, programów symulacji krzepnięcia, metod wytwarzania przyrostowego (AM – ang. additive manufacturing) oraz technologii sterujących procesami krzepnięcia, może mieć znaczący wpływ na otrzymanie konstrukcji lekkiej i wytrzymałej. Kształt takiej konstrukcji w sposób optymalny dopasowany jest do przenoszenia obciążeń przy określonym działaniu sił zewnętrznych i sposobach podparcia. Celem niniejszej pracy było przedstawienie możliwości, jakie dają wspólne zastosowanie metod optymalizacji topologicznej oraz metod przyrostowych wykonania oprzyrządowania odlewniczego do wykonania odlewów szkieletowych, odpornych na działanie sił ściskających.

EN

Cellular structures are critical components which perform as energy absorbers in the defense, aerospace and automotive industries. Simultaneous application of topological optimisation algorithms for strength forming, solidification simulation software, additive manufacturing (AM) methods and solidification process control technologies may have a significant impact on building lightweight and strong structures. The shape of such structures is optimally adapted for transmission of loads with certain action of external forces and bearing methods. The purpose of this paper is to present the potential released by joint application of topological optimisation methods and AM methods in building of casting equipment for production of cellular castings which can resist compressive forces.

Słowa kluczowe

PL

optymalizacja topologiczna; odlewy szkieletowe; metody przyrostowe

EN

topological optimisation; cellular castings; additive manufacturing processes

• Wydawca: Instytut Odlewnictwa
• Czasopismo: Prace Instytutu Odlewnictwa
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 54, nr 4
• Strony: 77--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piekło J.

• Akademia Górniczo-Hutnicza im. Stanisława Staszica w Krakowie, Wydział Odlewnictwa, Katedra Inżynierii Procesów Odlewniczych, ul. Reymonta 23, 30-059 Kraków

autor

Pysz S.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Projektowania i Prototypowania, Pracownia Projektowania Komputerowego Procesów Odlewniczych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

autor

Małysza M.

• Instytut Odlewnictwa, Centrum Projektowania i Prototypowania, Pracownia Projektowania Komputerowego Procesów Odlewniczych, ul. Zakopiańska 73, 30-418 Kraków

Bibliografia

• 1. McKown S. et al. (2008). The quasi-static and blast loading response of lattice structures. Int. J. Impact Eng., 35(8), 795−810.
• 2. Hou W. et al. (2010). Ballistic impact experiments of metallic sandwich panels with aluminium foam core. Int. J. Impact Eng., 37(10), 1045−1055.
• 3. Haydn N. G. et al. (2003). Fabrication and structural performance of periodic cellular metal sandwich structures. Compos. Sci. Technol., 63(16), 2331−2343.
• 4. Gibson L. J., Ashby M. F. (1987). Cellular Solids – Structure and Properties. Oxford – Toronto: Pergamon Press.
• 5. Bendsøe M. P. (1989). Optimal shape design as a material distribution problem. Struct. Optimization, 1(4), 193−202.
• 6. Bendsøe M. P., Sigmund O. (1999). Material interpolation schemes in topology optimization. Arch. Appl. Mech., 69(9−10), 635−654.
• 7. Bendsøe M. P., Sigmund O. (2003). Topology Optimization – Theory, Methods and Applications. Springer Verlag.
• 8. Rietz A. (2001). Sufficiency of a finite exponent in SIMP methods. Struct. Multidiscip. O., 21(2), 159−163.
• 9. Kutyłowski R. (2004). Optymalizacja topologii kontinuum materialnego. Wrocław: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej.
• 10. Piekło J., Pysz S., Małysza M. (2010). Proces wykonania i mechaniczne właściwości odlewanych uporządkowanych konstrukcji komórkowych ze stopu Al-Si. Prace Instytutu Odlewnictwa, 50(4), 17−29.