СТРУКТУРНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА АДДИТИВНЫМИ ТЕХНОЛОГИЯМИ
Автор: Павел Владиславович Большаков
Соавторы: Харин Н.В, Акифьев К.Н., Саченков О.А.
Организация: Казанский федеральный университет
Аддитивные технологии находят все большее распространение в производстве различных конструкций. Такой технологический подход позволяет проектировать структуру самого изделия адаптивной к внешним силовым воздействиям. Авторами был обобщён разработанный подход к проектированию ферменного эндопротеза [1, 2], который представлен в работе.
Конструкция рассматривается как композиция некоторых элементарных ячеек, обладающих микроархитектурой. Микроархитектура описывается некоторым вектором параметров. На основе численных экспериментов вектор параметров микроархитектуры ставится в соответствие физико-механическим свойствам. На основе этой функциональной зависимости может быть определена управляющая, инициализирующая вектор-функция. Таким образом, варьируя вектор параметров варьируются и физико-механические свойства элементарной ячейки и изделия в целом.
Был сформулирован итерационный процесс структурного проектирования конструкции, в рамках которого использована гипотеза соосности тензора напряжений и осей ортотропии базового элемента. Выходными данными являются векторно-скалярные поля параметров, на основании которых происходит реконструкция геометрии, вплоть до готовых к производству stl-файлов. Предлагаемый подход был реализован для пористого базового элемента с выраженной эллиптичностью в одном направлении. В качестве модельной задачи была рассмотрена балка, работающая на трехточечный изгиб.
Работа выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».
Исследование выполнено при финансовой поддержке, выделяемой Казанскому федеральному университету по государственному заданию в сфере научной деятельности, грант № 0671-2020-0059.
Литература
1. Большаков П.В., Кашапова Р.М., Саченков О.А. О проектировании ферменного эндопротеза // Современные проблемы теории машин. – 2017. – № 5. – С. 42 – 44.
2. Bolshakov P., Raginov I., Egorov V., Kashapova R., Kashapov R., Baltina T., Sachenkov O. Design and optimization lattice endoprosthesis for long bones: Manufacturing and clinical experiment//Materials.- 2020. - Vol.13, Is.5