[發明專利]在計算機輔助設計應用中生成晶格建議的方法和系統

有效

• 申請號: 201780034840.1
• 申請日: 2017-04-26
• 公開（公告）號: CN109313670B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: K.M.K.班達拉;H.夏雅尼
• 申請（專利權）人: 歐特克公司
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/10;G06F119/18;G06T17/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 王珊珊

用于設計三維晶格結構的方法、系統和裝置，包括中間編碼的計算機程序產品，在一個方面，方法包括：獲得包括對象的3D模型的機械問題定義；使用一個或多個加載情況和標識為設計空間的基線材料模型的一個或多個各向同性實體材料生成對于該對象的3D模型的數值模擬模型；在該數值模擬模型中使用晶格結構行為模型代替該基線材料模型，預測設計空間中不同方位的不同晶格設置的性能；以及基于預測的不同方位的不同晶格設置的性能，呈現對于設計空間的一組晶格提議；其中，已經對不同的晶格設置預先計算了該晶格結構行為模型，這些晶格設置可由3D建模程序生成。

技術領域

背景技術

本說明書涉及計算機輔助結構創建，比如利用三維(3D)建模程序生成晶格(lattice)結構，以與增材制造或其他制造系統和技術一起使用。

已經開發了計算機輔助設計(CAD)軟件并用于生成對象的3D表示。這種軟件也已經包括可以用于使用各種尺寸、厚度和密度的晶格和表皮(skin)來增強3D部件的軟件工具，其中晶格由在結點(junction)處彼此連接的梁(beam)或支柱組成，并且表皮是覆蓋或封裝晶格的殼結構。這種工具允許將3D部件快速重新設計為重量更輕，同時仍保持期望的性能特征(例如，剛度和柔韌性)。這種軟件工具使用了可以用于生成可以制造的內部晶格結構的各種類型的晶格拓撲。

發明內容

本說明書描述了涉及計算機輔助結構創建的技術，比如利用3D建模程序生成晶格結構，用于與增材制造或其他制造系統和技術一起使用。

通常，本說明書中描述的主題的一個或多個方面可以體現在由包括處理器和存儲器的計算機上的三維(3D)建模程序執行的一個或多個方法中，其中方法包括：獲得包括對象的3D模型的機械問題定義，其包括在3D模型中的將在其中生成晶格的設計空間，其中機械問題定義包括(i)被標識為對于設計空間的基線材料模型的一種或多種各向同性實體材料，和(ii)對于3D模型的一個或多個加載情況，該一個或多個加載情況指定一個或多個邊界條件，所述邊界條件定義對于一個或多個加載情況中的每一個如何將力和約束施加到3D模型；使用一個或多個加載情況以及被標識為對于設計空間的基線材料模型的一個或多個各向同性實體材料生成對于對象的3D模型的數值模擬模型；在數值模擬模型中使用晶格結構行為模型代替基線材料模型，預測設計空間中不同方位的不同晶格設置的性能；并基于預測的不同方位的不同晶格設置的性能，呈現對于設計空間的一組晶格提議；其中，對不同的晶格設置已經預先計算了晶格結構行為模型，其可由3D建模程序生成。

預測可以包括：加載對于晶格類型的晶格結構行為模型；使用加載的晶格結構行為模型計算跨對象的3D模型的對于該晶格類型的效率因子；以及旋轉與數值模擬模型相關聯的應力場以預測該晶格類型在不同方位的性能。不同的晶格設置可以包括晶格拓撲、體積分數(volume?fraction)和各向同性實體材料參數。此外，可以使用機器學習技術或插值對不同的晶格設置預先計算晶格結構行為模型。

該方法可以包括：接收對該組晶格提議中的一個的選擇；并將所選擇的晶格并入到3D模型中。呈現該組晶格提議可以包括：在用戶界面中顯示不同晶格配置的列表；接收在用戶界面中對不同晶格配置中的一個或多個的選擇；以及啟動所選擇的不同晶格配置中的一個或多個的實際模擬，用于詳細研究和優化。

不同的晶格設置可以包括不同的晶格拓撲，晶格結構行為模型可以包括對于各個不同晶格拓撲的不同晶格結構行為模型，并且預測可以包括在數值模擬模型中對于基線材料模型交換不同晶格結構行為模型中的各個晶格結構行為模型。不同晶格結構行為模型可以是代表性體積元素(Representative?Volume?Element，RVE)，其對不同晶格設置的結構行為進行近似，并且RVE的每一個可以將晶格行為表達為各向異性實體材料。此外，數值模擬可以是有限元分析(Finite?Element?Analysis，FEA)模型，并且預測可以包括通過在FEA模型中交換晶格的RVE與基線材料模型并在FEA模型中使用RVE而不創建晶格的FEA模型來近似晶格的結構性能，來預測不同晶格設置的性能。