基于增材制造的焊接桁架结构设计及制造开题报告

1. 研究目的与意义

研究背景：

进入21世纪以来，由于材料科学与焊接技术的发展，美观而轻量化的空间桁架结构正在越来越多的应用于诸如建筑，车辆，航天等各类场合。桁架结构相比于传统结构而言，材料利用率较高，且能避免不必要的材料浪费与额外负载。同时，桁架结构的设计与受力分析相较于其他结构更为简单明了，建造组装桁架结构所需的人力物力时间也较少。极大的提高了生产率，并能与现代先进的模块化设计理念相匹配，灵活的运用于各类空间结构设计中。另一方面，传统桁架结构所用材料都以金属材料居多，单一的材料固然在某些特定场合存在不可弥补的短板与弊端。而当下增材制造和有机高分子材料等相关技术日新月异，发展前景极佳。丰富的功能与轻量化使得增材制造在诸多场合有逐步替换传统制造方式与金属材料的趋势。将增材制造与桁架结构相结合已是大势所趋。

研究目的：

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容可分为以下几点：

1. 查阅相关文献资料，分析现阶段金属桁架的不足之处，并提出可行的替换材料与制造方法；

2. 通过有限元分析模拟真实的受压情况，设计一个空间桁架焊接结构，其总质量低于0.3kg，高度不低于180mm，构件上不有一个固定面积不小于400mm2的承力面。找出可以尽可能提高该构件的承载能力及承载力质量比的结构。

3. 研究的方法与步骤

本课题拟采用的研究方法是：

1.利用三维绘图软件做出模型。

2.利用ansys对所设计的桁架结构进行受力分析。

4. 参考文献

《焊接结构》，化学工业出版社 王文先，王东坡，齐芳娟

《3d打印节材优化相关技术研究》，华侨大学傅驰林

《焊接结构生产及装备》，机械工业出版社，周浩森

5. 计划与进度安排

1.查阅相关文献资料。

（2022年3月5日至2022年3月10日）

2.前期资料准备和软件学习。