简述了强度数字孪生模型,并分析了强度数字孪生技术作用于产品全生命周期的过程。为把强度数字孪生技术贯穿于产品的全生命周期过程中,提出了一种强度数字孪生技术与增材制造技术和拓扑结构优化技术相结合的方法,介绍了强度数字孪生技术在产品设计、产品制造和产品服务中的运用,最后对强度数字孪生技术的发展趋势进行了展望。

基于增材制造技术思路构建了F8型空气分配阀结构模型,利用Fluent软件对F8型空气分配阀内部流道进行仿真优化,利用ANSYS进行有限元仿真进行残余应力和变形量分析,采用试验手段对仿真结果进行验证。结果表明:基于增材制造技术制造的F8型空气分配阀可以实现部件轻量化和提高列车制动性能,中间体相比于原设计可减重89.0%,最小级位常用制动和大级位制动时制动缸充风速率可分别提升13.5%和21.6%,部件残余应力和变形量可满足使用要求。提供了基于增材制造技术的F8型分配阀结构优化设计的新思路,也对其他结构复杂产品的智能制造提供了重要参考。

为了进一步提高建筑业生产效率,研究员研发出了水泥基材料3D打印这一新型增材制造技术,在房屋建筑、道路桥梁、地下工程等建造领域取得了显著的发展,并表现出较大的发展潜力。马国伟、王里编著的《水泥基材料3D打印关键技术》一书系统地归纳了水泥基材料3D打印工艺建模的最新进展,提出了水泥基材料3D可打印性的量化指标,研究了打印微观结构的力学各向异性,提出了3D打印结构的整体性增强方法,并对该项技术进行了展望。笔者通过对该书的学习,认为其内容详实、可读性强,总结要点如下。

增材制造技术解除了传统制造方法对零件结构的限制,使越来越多复杂结构的“自由制造”成为可能。超材料的出现打破了自然界传统结构在性能上的限制,实现了许多自然结构无法实现的功能。随着增材制造技术的日益成熟,对于高性能、轻量化构件的需求愈来愈强烈,而超材料在具有自然结构所不具备的超常物理性质前提下,进一步实现了超强超轻的机械目标。增材制造的技术特点消除了超材料的制造约束,提高了超材料的潜力,为结构复杂的机械超材料的成型提供了一种有效的方法。零泊松比结构是一种特殊的机械超材料,它优异的性能引起人们的广泛关注。总结了目前国内外增材制造技术成型机械超材料的相关研究进展和激光选区熔化成型具有零泊松比特性的板壳晶格结构的设计难点,并对其发展进行了展望。