龚珍珍，纪小刚,2，陈 赛，闫 晨，于益超

（1.江南大学 机械工程学院，无锡 214122；2.江苏省食品先进制造装备技术重点实验室，无锡 214122）

0 引言

随着制造业的创新发展，汽车、航空航天等领域对于轻量化设计的急迫需求[1,2]，使得3D打印技术在轻量化方向的研究应用顺时而生[3,4]。现有的轻量化设计主要有两种途径：改变结构材料和进行结构优化，前者主要是在材料方面使用密度低强度高的轻量化材料替代原有材料，如铝合金、镁合金和复合材料等替代原有的钢铁、不锈钢等材料[5～7]；后者主要是运用拓扑优化等方法来实现结构的轻量化[8～10]。但是在实际应用中，涉及到功能性要求，不能改变结构的外观形状，只能从内部填充方面考虑[11]，本研究便是根据此种诉求特点产生的。

本文提出5种单元网格及其构型，这些结构不仅抗弯性能较好，且抗弯能力近似呈梯度变化。因此，根据应力分析结果，将基于功能梯度变化的单元网格填充到需要优化的实心结构中，不仅能够满足结构的强度与刚度要求，同时满足不改变零件外观的要求，从而实现轻量化。

1 材料参数性能测定

单元网格构型的力学性能分析主要是从有限元模拟与实验验证两个方向进行的。实验验证采用的构型由光敏树脂固化而成，所以首先需要测出光敏树脂的材料属性，为后续的研究做铺垫。

1.1 测试原理

为了获得光敏树脂的弯曲力学性能参数，本文参照GB/T 2567-2008制出标准弯曲试样如图1所示，采用三点弯曲试验，试验装置示意图如图2所示。……