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摘要
航空航天轻量化结构通常需兼具减重、承载、减振、抗冲击等多种性能要求。但结构在减重的同时往往会伴随着承载、抗冲击性能的降低。基于变密度法对圆锥结构进行了拓扑优化设计，并利用激光粉末床熔融技术实现了圆锥轻量化构件一体化成形，研究了轴向压缩试验下壁厚对拓扑优化构件力学性能的影响机制。试验结果表明，随着壁厚由1.0 mm增至3.0 mm，结构的比吸能先增后减，壁厚2.5 mm的构件比吸能最大，为11.48 J/g。采用有限元模拟方法研究了拓扑优化圆锥结构在压缩过程中的应力分布情况，结果表明，构件发生屈曲变形及断裂的主要原因为较大的面内压应力，内外壁应力水平差异导致了结构发生不同方向的屈曲变形，且随着壁厚的增加，圆锥顶部出现的应力集中及上层屈曲程度的降低均导致结构不能持续增加能量吸收。
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