[發明專利]一種結構的建模及制造方法

有效

• 申請號: 202110382855.5
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113076674B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發明（設計）人: 魏鵬;何磊;范海堅;林浩矩;陳定坤;許偉鵬;蔣子潤;楊陽
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種結構的建模及制造方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、根據所需結構的模型，采用建模工具，建立初始模型，初始模型由多個規則構件所組成；

S2、在初始模型表面建立用于添加邊界條件的網格，保存包含網格的初始模型；

S3、對初始模型添加目標結構相應的材料屬性；

S4、對初始模型施加位移邊界條件，確定初始模型的整體變形方向；施加位移邊界條件具體為：

根據目標結構的模型，在初始模型不產生變形的位置施加位移邊界條件；

所述位移邊界條件包括固定整個實體或面的固定約束以及固定某個方向變形的位移約束；所述位移邊界條件用于限制模型變形的方位，控制模型變形的程度上限，從而確定初始模型的整體變形方向；

所述位移邊界條件具體包括限制所有運動的固定約束、限制某個方向位移的位移約束、限制某個方向轉動的轉動約束；

S5、根據目標結構的模型，對初始模型施加力的邊界條件；力的邊界條件由多種荷載組成，所述荷載包括集中力、壓強、溫度以及重力加速度；

所述對初始模型施加力的邊界條件具體包括：

根據目標模型的造型樣式和起伏程度，將荷載和約束進行自由組合；

嘗試多種荷載和約束組合，確定最貼合目標模型的力的邊界條件施加方式，將其施加在初始模型上，使模型結構發生改變，初始模型向目標結構的模型進行變化；

S6、采用有限元分析工具進行有限元分析，有限元分析計算出模型在當前位移邊界條件和力的邊界條件下的位移情況，并以模型變形的形式展示出來，得到模型變形結果；

S7、判斷是否達到目標結構的模型要求，如達到則輸出變形結果；如達不到則返回步驟S5重新施加力的邊界條件并再次執行步驟S6至S7；

S8、按合理尺寸將輸出的變形結果模型進行分塊，并將分塊后的構件單獨保存；

S9、將分塊后的若干構件導入3D打印機，進行結構構件的生產制造，多個制造完成的構件進行拼裝，得到最終所需結構。

2.根據權利要求1所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，所述結構具體為建筑結構。

3.根據權利要求2所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，所述建筑結構具體為建筑裝配式構件結構。

4.根據權利要求1所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，所述多個規則構件支持通過組合工具綁定成為一個實體，進行相同的命令操作，也支持通過分割工具劃分為多個相接觸但獨立的個體，每個個體支持進行單獨操作；

建模平臺對初始模型進行移動、旋轉以及縮放操作，使模型的初始結構接近目標模型。

5.根據權利要求1所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，所述用于添加邊界條件的網格具體是劃分在實體表面，由點、線以及面所組成，根據實際按照變形的要求可調整網格的精度。

6.根據權利要求1所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，對初始模型添加的所述材料屬性，根據結構的選用材料決定，同個結構在不同部位添加不同材料特性，以實現結構的多種變形。

7.根據權利要求1所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，將輸出的變形結果模型進行分塊具體為：

在有限元軟件中，在模型的多個方向上處創立了平面，再通過切割命令，用平面將模型切割為多個構件。

8.根據權利要求2或3所述的一種結構的建模及制造方法，其特征在于，所述進行結構構件的生產制造前，將鋼筋網按構件形狀進行綁扎，且兩相鄰連接的構件需要錯開布置鋼筋網；

生產制造的構件的尺寸小于切割后的構件尺寸，并且露出用于連接的側邊的箍筋；

鋼筋綁扎完成后，通過在鋼筋綁扎區域澆筑混凝土來完成構件的連接。