[发明专利]一种基于应力分析的优化三维打印物体结构的算法

权利要求书

1.一种基于应力分析的优化三维打印物体结构的算法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）获取打印物体的三维网格模型，用户设置受力分布和打印材料体积约束；

（2）自动优化三维模型打印参数，通过用户输入，自动生成非均匀的框架结构，确定初始参数并进行优化，所述参数包括非均匀框架结构中杆的半径和数量；

（3）根据步骤（2）的优化打印参数生成实体模型；

（4）将步骤（3）所生成的实体模型进行三维打印，以打印材料的物理特性、打印条件及打印物体的材料体积中的一种或多种条件为约束，以打印模型所受应力最小化为目标，建立三维打印模型；

所述步骤（2）中非均匀框架结构包括：

（21）原始模型；

（22）骨架结构，其对应的三维打印参数为：杆放缩比和半径；

（23）对于原始模型的划分，骨架部分随着骨架进行放缩，连接部分通过骨架部分光滑拼接缩放；

所述步骤（4）打印模型所受应力最小化通过下述目标函数的公式五实现：

公式五：

其中表示有限元单元集合，是其中一个单元，表示单元所受应力大小。

2.根据权利要求1所述的基于应力分析的优化三维打印物体结构的算法，其特征在于，所述步骤（4）打印条件包括对称性条件，通过下述公式二实现：

公式二：

其中，S表示一个指标集，集合内的元素为所有需要对称性条件的放缩比，和是放缩比向量的第个和第个分量。

3.根据权利要求1所述的基于应力分析的优化三维打印物体结构的算法，其特征在于，所述步骤（4）打印物体包括非均匀框架结构中的半连续条件和可稀疏性条件，通过下述公式三和公式四实现：

公式三：

公式四：

其中，和表示杆的放缩比上下限，由可打印性确定，为0表示该杆被删去，表示杆的集合，表示杆的总数；

其中，表示放缩比向量的非零分量的数量，为用户指定的优化后的杆的数量。