[发明专利]一种基于传力路径分析的3D打印内部支撑结构设计方法在审
| 申请号： | 201910676309.5 | 申请日： | 2019-07-25 |
| 公开（公告）号： | CN110378054A | 公开（公告）日： | 2019-10-25 |
| 发明（设计）人： | 吴凤和;裴国斌;庄集超;张伟 | 申请（专利权）人： | 燕山大学 |
| 主分类号： | G06F17/50 | 分类号： | G06F17/50 |
| 代理公司： | 北京挺立专利事务所(普通合伙) 11265 | 代理人： | 刘阳 |
| 地址： | 066004 河北省*** | 国省代码： | 河北;13 |
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| 摘要： | 本发明公开了一种基于传力路径分析的3D打印内部支撑结构设计方法，属于增材制造结构优化领域。本发明包括步骤：建立承载结构的有限元模型，施加边界条件并求解，从有限元分析结果中提取各节点应力分量值，通过插值得到各单元质心处的应力分量值，代入公式计算得出各单元的内力传递矢量，即传力方向；提取结构的传力路径，分析理想传力路径特点，然后根据传力路径特征评价结构的传力性能，确定评价系数；最后基于SLM工艺，应用评价系数指导各单元密度分布，实现支撑结构的布局优化。 | ||
| 搜索关键词： | 传力路径 内部支撑结构 应力分量 传力 打印 边界条件 布局优化 公式计算 建立承载 结构优化 密度分布 内力传递 特征评价 支撑结构 分析 矢量 元模型 求解 质心 施加 应用 制造 | ||
【主权项】：
1.一种基于传力路径分析的3D打印内部支撑结构设计方法，其特征在于：该方法内容包括如下步骤：(1)利用有限元仿真模型建立承载结构的有限元仿真模型，利用软件施加边界条件并求解静力分析结果；(2)从有限元分析结果中提取各节点应力分量值，通过插值得到各单元质心处的应力分量值，代入传力路径方向公式进行计算，得出各单元的内力传递矢量，作为传力方向，分为X方向、Y方向和Z方向；(3)将步骤(2)中的各单元内力传递矢量值通过曲线拟合功能，形成传力路径曲线；(4)分析理想传力路径的特点，根据路径疏密度确定评价指标的具体表达式；建立评价系数；(5)设定一种密度可变的胞元结构并将胞元的密度的密度作为设计变量，预先设定密度的变化范围；(6)在步骤(5)确定的变化范围内，通过步骤(4)中计算得出的评价系数惩罚各单元的密度值，从而控制支撑结构模型的密度，建立密度可变的支撑结构模型。
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