[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

摘要

本发明公开一种基于应力分析的优化三维打印物体结构的算法，包括以下步骤：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；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；根据上述优化打印参数生成实体模型；将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。本发明能够自适应优化框架中的放缩比和数量，以达到在使用规定材料体积条件下保证物体的强度要求，并且能够对模型进行简化；本发明通过参数的优化来提高打印物体的强度并且简化物体的拓扑结构。

主权项

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。