在本文中,我们提出了帕托 - 一种可生产性感知拓扑优化(至)框架,以帮助有效地探索使用金属添加剂制造(AM)制造的部件的设计空间,同时确保相对于裂化的可制造性。具体地,通过激光粉末融合制造的部件由于从构建过程中产生的陡峭热梯度产生的高残余应力值而易于诸如翘曲或裂缝的缺陷。为这些零件的设计成熟并规划其制作可能跨越几年,通常涉及设计和制造工程师之间的多种切换。帕托基于先验的无裂缝设计的发现,使得优化部分可以在一开始就自由缺陷。为确保设计在优化期间无裂缝,可以在使用裂缝指数的标准制剂中明确地编码生产性。探索多个裂缝指数并使用实验验证,最大剪切应变指数(MSSI)被显示为准确的裂缝指数。模拟构建过程是耦合的多物理计算,并将其结合在循环中可以计算上禁止。我们利用了深度卷积神经网络的当前进步,并基于基于关注的U-Net架构的高保真代理模型,以将MSSI值预测为部分域上的空间变化的字段。此外,我们采用自动差异来直接计算关于输入设计变量的最大MSSI的梯度,并使用基于性能的灵敏度字段增强,以优化设计,同时考虑重量,可制造性和功能之间的权衡。我们通过3D基准研究以及实验验证来证明所提出的方法的有效性。
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