摘要： 针对多复合材料3D打印制造中利用连续纤维增强模型强度问题，提出利用拓扑优化技术对模型进行增强的方法，提升其力学性能。基于变密度法中的固体各向同向材料惩罚(Solid Isotropic Material with Penalization, SIMP)方法，引入体积分数常量，求解出模型的拓扑结构；建立采用增强材料填充拓扑结构、基础材料填充空洞结构的多复合材料3D打印材料分布模型，从而使得模型的整体结构得到强化。为验证该方法的可行性，以120 mm×80 mm×10 mm的矩形小板为例，利用ANSYS软件建立静力学仿真模型，与未增强模型力学分析结果进行对比，得到采用层间增强、轮廓增强和拓扑增强的模型在Y方向上的位移降低幅度分别为88.90%、87.10%和94.13%,采用拓扑增强的模型位移降低幅度最大；拓扑增强相对于轮廓增强和层间增强在Y方向位移上分别降低了50.79%和54.65%,表明该方法适用于多复合材料3D打印。根据仿真内容进行静力学实验分析，实验结果表明优化结构对比未优化结构在位移上减小了39.6%,证明了该方法对于复合材料3D增强打印具有实用价值。
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