[發明專利]對用于增材制造的多維度胞元結構進行建模和設計的方法及設備

在審

• 申請號: 201880062297.0
• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN111436211A
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 王煜;王毅強
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;B33Y50/00;G06F113/10
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司 11112
• 代理人: 顧紅霞;李賽

1.一種方法，包括：

通過包括處理器的系統獲得用于構建基礎微結構胞元的水平集函數，所述基礎微結構胞元依附于所定義的幾何模型，其中，所述水平集函數便于將所述基礎微結構胞元映射到離散的實體對象網格；

基于所述水平集函數和所述基礎微結構胞元，通過所述系統生成基礎胞元；

通過所述系統將實體對象域離散為包含網格結構的相應共形網格；

通過所述系統對所述基礎胞元應用變換，以將所述基礎胞元的等參數變換應用于相應共形網格中，從而得到經變換的基礎胞元；

通過所述系統對所述經變換的基礎胞元應用全局切割函數，以在相應共形網格內的所述經變換的基礎胞元的重復實例之間生成連續幾何連接；

通過所述系統確定所述經變換的基礎胞元的水平集函數表達式，所述水平集函數表達式包括表示一組經變換的基礎胞元的胞元結構和相應共形網格的網格結構的結構數據；以及

通過所述系統促進增材制造裝置使用所述結構數據來產生空間可變梯度分布的胞元結構。

2.根據權利要求1所述的方法，其中所述空間可變梯度分布的胞元結構是梁、桁架、殼或一般實體中的至少一者。

3.根據權利要求1所述的方法，其中所述經變換的基礎胞元是第一次經變換的基礎胞元，并且其中所述應用還包括在應用所述全局切割函數之前通過所述系統對所述經變換的基礎胞元應用胞元整形函數。

4.根據權利要求1所述的方法，其中通過相應共形網格的網格節點上的切割高度定義所述全局切割函數，并且通過切割高度進行插值，以便在相應共形網格的每個網格單元內局部建立所述水平集函數。

5.根據權利要求1所述的方法，其中所述水平集函數是三重周期函數，并且其中所述基礎微結構胞元由作為周期性曲面模型的三重周期解析函數表征。

6.根據權利要求1所述的方法，其中所述基礎微結構胞元被定義為單位胞元并且以隱式場表達式表征，并且其中所述基礎微結構胞元是可復制的并且被定義為在所述單位胞元內的所述三重周期水平集函數的零水平集。

7.根據權利要求1所述的方法，其中應用所述基礎胞元的等參數變換還包括：

組合使用笛卡爾坐標系和自然坐標系，其中使用所述笛卡爾坐標系表征所述胞元結構，并且使用所述自然坐標系在標準立方體內表征所述基礎微結構胞元。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述水平集函數是單值標量函數。

9.根據權利要求1所述的方法，其中將所述實體對象域離散化包括：利用均勻網格將所述實體對象域離散化，其中所述水平集函數被指定為符號距離函數，其中計算所述均勻網格的節點處的函數值，并且其中基于所述網格節點的計算結果使用三線性插值生成所述均勻網格的每個網格單元內的連續近似值。

10.根據權利要求1所述的方法，其中將所述實體對象域離散化包括：利用均勻網格將所述實體對象域離散化，其中所述水平集函數被指定為符號距離函數，其中計算所述均勻網格的節點處的函數值，并且其中基于所述網格節點的計算結果使用雙線性插值生成所述均勻網格的每個網格單元內的連續近似值。

11.根據權利要求1所述的方法，其中利用具有單位長度為l的均勻網格將所述實體對象域離散化，所述水平集函數被指定為符號距離函數，計算網格節點處的函數值，并且通過高階三線性插值生成每個網格單元內的連續近似值。

12.根據權利要求1所述的方法，其中將所述實體對象域離散化包括：利用網格將所述實體對象域離散化，并且其中利用網格節點在全局坐標系中定義切割高度，以此定義所述全局切割函數。