[發(fā)明專利]一種結構的建模及制造方法

有效

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113076674B
• 公開（公告）日: 2023-03-21
• 發(fā)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

本發(fā)明公開了一種結構的建模及制造方法，包括以下步驟：根據目標結構建立初始模型；在初始模型表面建立用于添加邊界條件的網格；對初始模型添加目標結構相應的材料屬性；對初始模型施加位移邊界條件；對初始模型施加力的邊界條件；有限元分析；判斷是否達到目標模型的標準，達到則輸出變形結果，達不到則重新施加力的邊界條件并再次執(zhí)行有限元分析步驟；得到變形結果，按合理的尺寸對目標模型進行分塊；按分塊順序分別對構件進行3D打印，進行拼裝。本發(fā)明方法利用有限元軟件在建模和修改邊界條件上的便利性，更高效率的實現(xiàn)需求的構件造型設計，使得模型曲面變形更加自然，配合3D打印，實現(xiàn)結構的精準建模、高效制造。

技術領域

本發(fā)明屬于建模設計技術領域，具體涉及一種結構的建模及制造方法。

背景技術

Rhino作為現(xiàn)在廣泛應用于建模的主流設計軟件，尤其是NURBS建模功能，通過控制節(jié)點來改變樣條曲線和曲面，在建模設計中，其不受約束的自由造型功能和對硬件寬松的要求，使得其為廣大設計師所青睞；但Rhino的上手難度大，且由于其嚴謹的建模邏輯，造型步驟銜接緊密，難以隨意的對模型進行修改，不同的模型結構變化，需要重復前期邏輯下的所有操作，在設計較為復雜的模型時顯得繁瑣吃力，如何提升設計效率也成為了設計師們關注的問題之一。

裝配式構件是由工廠生產的預制構件在現(xiàn)場裝配而成，能夠大大提高施工效率，減少環(huán)境污染和資源浪費，且可以應用于航空航天、工業(yè)以及建筑等多種行業(yè)中，為國家所大力推廣。目前的裝配式生產的構件大多為標準尺寸規(guī)則構件，對于異形構件的制造，例如曲面構件，需要先準備相應的模具，且異形構件的模具制作較為困難，因此異形構件的制作也是生產的一大難點。

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術的缺點與不足，提出一種結構的建模及制造方法，解決異形構件制作困難，而現(xiàn)有主流設計軟件又存在模型修改難度大、效率低等情況的問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案：

一種結構的建模及制造方法，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(guī)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；

S5、根據目標結構的模型，對初始模型施加力的邊界條件；

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(zhí)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。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有如下優(yōu)點和有益效果：