[發明專利]快速精鑄樹脂原型內腔尺寸優化設計方法

有效

• 申請號: 201310379365.5
• 申請日: 2013-08-27
• 公開（公告）號: CN103440379A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 朱繼宏;李清;谷小軍;張亞輝;侯杰;高歡歡;張衛紅
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

1.一種快速精鑄樹脂原型內腔尺寸優化設計方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、先將樹脂原型的CAD模型抽殼，抽殼厚度為0.2mm-2mm；將抽殼之后的CAD模型內部使用單胞構型填充；單胞采用梁單元，將組成單胞的梁單元的截面半徑定義為設計變量；在樹脂原型模型的外表面建立厚度為6mm-10mm的型殼；

步驟二、將建好的幾何模型采用自由網格劃分有限元網格，定義為PartA；將樹脂原型的有限元單元復制，移動大于樹脂模型最大尺寸的距離，刪去型殼對應的有限元網格，定義為PartB；根據使用的材料類型，分別定義型殼材料和樹脂材料的楊氏模量、泊松比和熱膨脹系數；

在做好的樹脂原型表面要涂掛漿料和砂料，使PartB模型外表面承受均布的壓力載荷，然后對型殼進行焙燒，焙燒過程中，對PartA施加一個60℃的恒溫場；

步驟三、根據建立的有限元模型，樹脂原型內腔單胞梁單元的截面半徑為設計變量，將PartA和PartB中樹脂原型的梁單元一一對應，即：

xiA=xiB=xi(i=1,2...n)---1.1]]>

式中，為PartA設計域中的設計變量，為PartB設計域中的設計變量，x_i為尺寸優化定義的設計變量；

于是，尺寸優化的數學表達式為：

Find:X=(x1,x2,...,xn)]]>

Min:Max(σC)---1.2]]>

C≤C(U)V≤V(U)x‾i≤xi≤x‾i,i=1,2,...,n]]>

式中，X為設計變量向量，即組成樹脂原型內腔單胞結構梁單元的截面半徑；C_(U)和V_(U)為變形能和體分比的上限；為梁單元截面半徑下限，為梁單元截面半徑上限限，σ_C為在溫度載荷下由熱應力引起的型殼上的應力；C為樹脂模型在均布壓力下的應變能，是結構剛度的比例倒數，寫為：

C=12FPTUP---1.3]]>式中，F_P為樹脂模型表面的壓力載荷；U_P為相應的節點位移向量；

步驟四、進行尺寸優化迭代，根據樹脂原型內腔尺寸優化結果，重構CAD模型，形成內腔構型，再用光固化快速成型機直接制作樹脂原型。