轻量化拓扑优化承重连接支架设计

本作品为面向增材制造工艺设计的承重连接支架，全程在三维建模环境中完成全流程开发，从初始概念构型到最终定型模型经过多轮迭代优化。建模阶段首先基于预设的四个实际负载工况，完成基础受力边界的参数化定义，通过拓扑优化算法生成初始传力路径构型，再结合增材制造的成型特性对曲面进行顺滑重构，所有过渡曲面均采用G2连续曲率处理，避免应力集中风险。模型表面赋予绿色哑光金属质感材质，通过渲染软件调整光照角度与反射参数，清晰呈现支架的曲面流畅度与结构细节，六个安装孔位的金属切削质感也通过材质参数调整得到真实还原，直观展示零件的装配对接特征。设计过程中以疲劳性能达标、重量极致轻量化为核心目标，在保证结构强度冗余的前提下尽可能去除非受力区域的材料，同时兼顾后续检查维护的便利性，避免出现封闭空腔等难以检测内部缺陷的结构。整个设计与仿真验证周期控制在40小时以内，完成拓扑优化生成初始构型后，针对有限元分析得到的应力分布结果对局部结构进行了多轮调整，通过额外的有限元仿真验证修改后的结构性能，最终成品重量仅372g，相比同负载能力的传统实心支架减重幅度达到82%，经过边界条件仿真验证，零件最大变形量控制在1毫米以内，完全满足使用工况的刚度与强度要求。整体结构的传力路径清晰，所有加强筋的走向均与主受力方向一致，安装孔位周边做了局部加厚处理，分散装配时的压应力，避免孔位周边出现应力开裂问题。