摘要：采用选区激光熔化技术制备了具有不同几何参数的Ni_(50.6)Ti_(49.4)负刚度结构,分析了成形质量及相变行为,研究了几何参数及循环次数对其准静态压缩变形模式、比能量吸收及形状恢复的影响。结果表明:屈曲面几何参数对负刚度结构的变形模式、比能量吸收及形状恢复率有重要影响;非对称屈曲对负刚度结构的比能量吸收及形状恢复十分不利,通过设计合理的几何参数可以限制非对称屈曲;选区激光熔化制备的NiTi均匀负刚度结构在循环压缩后(50%应变)加热可恢复至初始高度的95%以上,且首次压缩过程中的比能量吸收可达328.3 J/kg;将不同几何参数的负刚度单元进行组合可以对整体结构的承载能力和能量吸收进行编程,实现梯度变形及吸能;此外循环次数会降低NiTi负刚度结构的承载能力和能量吸收,但对其形状恢复率几乎无影响。

摘要：采用纳米复合材料作为原料,通过激光烧结技术制造具有拉胀复合晶格的机械超材料。该方法为设计和制造能量吸收可调控的系统提供了技术手段。通过对材料组分和结构的优化能够高效提升复材结构的能量吸收能力。拉胀型超材料的能量吸收能力与相对密度成指数关系,约为2.5~3。经过对机械超材料进行合理的几何拓扑优化后,其具有较高的致密化强度、能量吸收能力(6.29MJ/m^(3))和比能量吸收能力(20.42J/g)。提出的拉胀性超材料具有接近钛合金泡沫,优于塑料泡沫、铝合金泡沫以及其他增材制造成型结构的能量吸收能力。

摘要：连续纤维增强复合材料的增材制造是一种新兴的原位成型技术,将此技术与数字化制造方法相结合,具有高效设计与快速制造的优势。为充分发挥其设计自由度,进一步实现复合材料结构轻量化的目标,提出一种基于波投影函数的应力驱动连续纤维填充的设计方法;根据承载结构应力场分布优化纤维的分布形态,并通过设定不同的填充密度以调控结构的承载性能。同时,采用模拟退火算法,生成具有最少间断与最短路径总长度的连续纤维轨迹。二维卫星舱板和三维无人机翼段的应用案例进一步体现了上述方法的适用性。此种复合材料结构的衍生式设计是典型的增材制造驱动方法,有望为未来复合材料结构的功能设计制造一体化提供理论和技术基础。

摘要：增材制造技术通过材料逐层打印制备结构,为复杂构件制造提供了新的成形方式。拓扑优化因不依赖于初始构型的选择,可设计出传统理念难以获得的创新构型,已成为航空航天和高端装备领域高性能、轻量化结构设计的重要手段。拓扑优化与增材制造有机融合,充分发挥各自优势和潜力,在现代制造业中展现出广阔应用前景。回顾了近年来关于增材制造与拓扑优化技术融合研究的主要内容和应用成果,包括以材料结构一体化为核心的多尺度/多层级结构优化设计、以设计制造一体化为核心的考虑增材制造工艺约束的优化方法等。同时,也分析了未来研究工作中存在的问题与挑战,如点阵结构性能表征及其尺度关联效应、增材制造材料成形各向异性、功能梯度材料与结构、增材制造材料与结构疲劳特性等对设计方法和成形工艺带来的挑战,为未来相关研究工作和航空航天应用提供参考。