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申请/专利权人：重庆大学

摘要：本发明公开了一种基于生死单元法的细杆类多孔结构变形数值补偿方法，其主要通过生死单元法仿真细杆类多孔结构逐个单元的3D打印过程，其中包括了温度场的打印过程仿真和应力场的打印过程仿真；依据温度场和应力场耦合理论计算得到细杆类零件变形量；通过法向变形补偿法计算得到模型中所有节点重构坐标；以点构线、以线构面，以面构体，扫掠得到细杆类零件重构模型，进而得到重构点阵模型。本发明巧妙地应用生死单元法仿真细杆类多孔结构逐个单元的3D打印过程，将减少打印件变形量问题转变为改变初始几何模型的问题，为提高3D打印成型零件的精度提供了一条全新的思路。

主权项：1.一种基于生死单元法的细杆类多孔结构变形数值补偿方法，其特征在于：包括以下步骤，1建立细杆类零件几何模型，并对细杆类零件几何模型进行网格划分。2依据离散单元和离散精度，获取网格节点编号及节点坐标，网格节点编号Ni,i＝1,…,n，网格节点坐标D＝{…,xi，yi，zi,…},i＝1,…,n，其中xi，yi，zi为i节点坐标。3设置细杆类零件材料属性、定义边界条件以及初始温度等初始条件。4生死单元法杀死所有需打印的单元所有需打印的单元刚度乘以一个极小的减缩系数×1×10-9。5激活单元进行温度场热分析：依据打印路径逐个激活待打印单元待打印单元刚度恢复原值×1×109，加载初始条件，仿真逐个单元打印过程，输出温度场。6判断是否是最后一个单元。若不是则重复步骤5；若是则更新初始条件，生死单元法杀死所有需打印的单元所有需打印的单元刚度乘以一个极小的减缩系数×1×10-9。7激活单元进行应力场变形分析：依据打印路径逐个激活待打印单元待打印单元刚度恢复原值×1×109，加载步骤5中该单元的热载荷，仿真逐个单元打印过程，输出应力场。8判断是否是最后一个单元。若不是则重复步骤7；若是则结束。9计算节点应变量：依据温度场和应力场耦合理论，计算得到细杆类零件应变量ε＝{ε1，ε2，…，εi，…，εn}，其中εi为i节点的总应变量。εi＝K-1σi+αΔTi 其中节点i的总应变εi＝[εixεiyεizεixyεixyεixz]T；节点i的总应力σi＝[σixσiyσizσixyσixyσixz]T；热膨胀系数α＝[αxαyαz000]T；E、ν、G分别为杨氏模量、泊松比、剪切模量。10法向变形补偿法：根据步骤9中节点应变量推导得到节点变形量S＝{s1，s2，…，si，…，sn}，将每个节点的节点变形量沿法向×-1并与步骤2中的节点坐标相加从而得到每个节点的新坐标即重构节点坐标D*，扫掠重构节点坐标获得细杆类重构模型。其中si为i节点的仿真打印变形量，变形量si定义如下：si＝sxi，syi，szi＝xi-x′i，yi-y′i，zi-z′i其中重构节点坐标更新被定义为：D*＝D-S即：D*＝{…,x*i，y*i，z*i,…}＝{…,xi，yi，zi,…}-{…,sxi，syi，szi,…}＝{…,xi-sxi，yi-syi，zi-szi,…}xi，yi，zi为i节点初始坐标；x′i，y′i，z′i为i节点变形坐标；x*i，y*i，z*i为i节点重构坐标；其中i＝1,…,n。11通过利用生死单元法对步骤10中的重构模型进行热力耦合分析即重复步骤4、5、6、7、8、9，再次进行重构模型逐个单元的3D打印过程仿真，根据步骤9中节点应变量推导得到重构模型的节点变形量S*＝{s*1，s*2，…，s*i，…，s*n},其中s*i为重构模型i节点的仿真打印变形量，重构模型i节点变形量s*i定义如下：s*i＝s*xi，s*yi，s*zi＝x*i-x*′i，y*i-y*′i，z*i-z*′ix*i，y*i，z*i为重构模型i节点初始坐标；x*′i，y*′i，z*′i为重构模型i节点变形坐标；其中i＝1,…,n。12根据步骤11中的重构模型的节点变形量S*判断打印是否合格，若不合格，则将该重构模型替换步骤10中的初始打印模型即D＝D*并令S＝S*，再重复步骤10-11，合格则结束循环。

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百度查询： 重庆大学 一种基于生死单元法的细杆类多孔结构变形数值补偿方法