李明昊，马小英，乔 捷，王 柏

（沈阳理工大学机械工程学院，辽宁 沈阳 110159）

利用三维软件（Solidworks）建立FDM型桌面级3D打印机底座的三维模型，对FDM型桌面级3D打印机底座进行建模，运用Ansys workbench软件对FDM型桌面级3D打印机进行静力学仿真，运用Matlab软件中的拟合曲线工具箱对FDM型桌面级3D打印机底座进行结构优化，找到最优解。最后通过Ansys workbench软件对优化后的结果进行静力学仿真达到验算的目的。底座的优化分析为基于应力-强度干涉理论的静力学分析，得到其可靠度，发现其薄弱位置。分析得到目标函数，设计变量和约束条件后，利用机械优化设计方法对其进行优化设计，当可靠度达到0.99时即满足使用要求[1]。

1 桌面级3D打印机底座的静力学分析

采用静力学分析的方法，得到所分析结构在给定荷载作用下的位移变形、等效弹性应力变形和等效应力等参数。Ansys软件的静力学分析方法一般是先导入实体，根据实体的具体情况再对导入的实体进行网格划分[2]。在网格制作过程中要选择合适的网格尺寸，然后对导入的实体进行约束，增加对应载荷，最终解决问题。

导入FDM型桌面级3D打印机底座三维模型的操作中，由于FDM型桌面级3D打印机的底座比较复杂，首先选取Static Structural（静力学分析模块），其次选取Geometry（几何体模块），最后将几何体模块中的模型栏与静力学分析模块中的模型栏进行连接，底座模型导入完成。进行网格的划分，首先更改其单位制，修改为Metric（mm，kg，N，s，mV，mA），点击“Mesh”，在Sizing中的“Element Size”选项中设定网格大小为2 mm，得到的网格模型如图1所示。……