Conception d'une structure en treillis graduée à l'aide de l'optimisation topologique pour la conception de composants fabriqués par voie additive

EL Khadiri, I., Abouelmajd, M., Zemzami, M., Hmina, N., Lagache, M., Almangour, B., Bahlaoui, A., Arroub, I. et Belhouideg, S. (2023) Conception d'une structure en treillis graduée à l'aide de l'optimisation topologique pour la conception de composants fabriqués par voie additive. Dans CIGI Qualita MOSIM 2023, Trois-Rivières, Quèbec, Canada DOI 10.60662/b75j-4403.

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Résumé

Les techniques d'optimisation de la topologie et la stratégie de conception de treillis génératif sont deux approches de plus en plus courantes pour une conception structurelle avancée qui peut atteindre la configuration structurelle optimale des pièces fabriquées de manière additive, qui semblent être au centre des recherches en cours dans la communauté de la fabrication additive. Dans cette étude, une nouvelle méthodologie de conception et de construction de structures en treillis graduées basée sur les résultats obtenus à partir d'une optimisation topologique adaptée à la fabrication additive est proposée afin de générer une conception de structure en treillis légère avec des performances de rendements prévisibles. Cette méthode a été développée en utilisant une combinaison des deux programmes ANSYS et MATLAB, où le logiciel ANSYS est utilisé dans le processus de conception et de création des structures, et les algorithmes d'optimisation de la topologie et la dérivation des structures en treillis ont été développés dans le logiciel MATLAB. L'efficacité de la méthode proposée a été démontrée en résolvant le problème de référence poutre simplement appuyée pour vérifier les propriétés de rigidité supérieures de la structure en treillis graduée améliorée par rapport à la conception de base avec des structures intéressées uniformes. L'article examine également l'utilisation de surfaces triplement périodiques minimales (TPMS) en tant que classe unique de structures en treillis pouvant être utilisées pour une large gamme d'applications en raison de leurs faibles fractions volumiques et de leur courbure lisse.

Topology optimization techniques and generative lattice design strategy are two increasingly common approaches for an advanced structural design that can achieve the optimal structural configuration of additively manufactured parts, which seem to be the focus of ongoing research in the additive manufacturing community. In this paper, a new methodology for designing and constructing graded lattice structures based on the results obtained from topological optimization suitable for additive fabrication is proposed in order to generate a lightweight lattice structure design with predictable yield performance. This method was developed using a combination of the two programs ANSYS and MATLAB, where the ANSYS software is relied upon in the process of designing and creating structures, and algorithms for topology optimization and deriving lattice structures were developed in MATLAB software. The effectiveness of the proposed method was demonstrated by solving the simply supported beam reference problem to verify the superior rigidity properties of the improved graded lattice structure compared to the basic design with uniform interested structures. The paper also examines the use of minimum triply periodic surfaces as a unique class of lattice structures that can be used for a wide range of applications due to their low volume fractions and smooth curvature.

Type de document:	Document issu d'une conférence ou d'un atelier (NON SPÉCIFIÉ)
Mots-clés libres:	Optimization topologique Structure en trillis Treillis gradué Fabrication additive Topology optimization Lattice structure Graded lattice Additive manufacturing
Date de dépôt:	16 août 2023 15:38
Dernière modification:	11 sept. 2023 18:01
URI:	https://collection-numerique.uqtr.ca/id/eprint/2013

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