基于拓扑优化的重型机械关键零部件轻量化设计与力学性能验证

焘 刘(韶关液压件厂有限公司，中国)

摘要

随着工程装备向高效、智能和绿色方向迈进，重型机械关键零部件的轻量化设计已成为提升能效和结构性能的重要途径。拓扑优化作为先进结构设计方法，能够在保证力学性能的前提下，最大限度减少材料冗余，实现高效利用。本文针对重型机械承载部件，建立了以拓扑优化为核心的轻量化设计流程，涵盖受力分析、多工况仿真、有限元分析与多目标优化。选取典型零部件实施拓扑优化，并结合3D打印和传统制造工艺进行样件制备，进一步通过静力、疲劳与断裂性能实验实现力学性能验证。结果表明，优化设计平均减重18%，承载能力与安全裕度显著提升，充分满足高性能与低能耗装备的实际需求。本研究为大型装备制造业的结构优化与工程应用提供了理论与实践参考。

关键词

拓扑优化；重型机械；零部件轻量化；力学性能验证；有限元分析

参考

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DOI: http://dx.doi.org/10.12345/gcjsygl.v9i17.32504