[发明专利]一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法

权利要求书

1.一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于，包含以下步骤：

(1)有限元网格划分及分域划分：对连续体表面进行有限元网格划分，施加边界条件进行力学有限元计算；根据连续体表面形状对设计区域进行区块划分，建立区块与有限元网格之间的对应关系；

(2)随机点布置：根据有限元计算结果的分布，在不同的区块内设置不同密度的随机点；

(3)随机点结构化：根据随机点的分布，采用结构化算法进行表面结构化，得到平面网格；

(4)实体化：将平面网格进行偏移加厚，形成可打印的实体网格，同时细分已有网格并进行实体光顺；

(5)强度验证：将实体化的连续体重新进行有限元网格划分，并进行有限元强度分析，若强度无法满足，则重新从步骤(4)开始，对实体化的连续体进行加厚加粗，最终获得满足设计要求的模型，交付进行3D打印生产。

2.根据权利要求1所述的一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于：在步骤(1)中，区块可以为均匀大小的区块，也可以为大小不同的区块，区块的大小界定原则为：按区块内网格计算结果指标方差恒定为依据。

3.根据权利要求2所述的一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于：各区块的大小界定具体方法为：将连续体表面进行有限元网格划分，并进行多边形区块划分，区块内计算单元最大应力为σ_max，应力平均值为E(P)，方差D(P)，各区块内方差D(P)值应满足D(P)≤[D(P)]+Δ，Δ为允许偏差值，若某区块不满足上式要求，减小该区块大小后重新布置。

4.根据权利要求1所述的一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于：在步骤(2)中，按以下原则布置随机点：

(2-1)根据有限元计算结果值干扰均匀随机点，形成聚向性随机点阵；

(2-2)随机均匀点，按照设计区块内有限元计算结果大小均匀布置对应个数的随机点。

5.根据权利要求1所述的一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于：在步骤(3)中，采用Delaunay三角网或Voronoi多边形原则进行表面结构化。

6.根据权利要求1所述的一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，其特征在于：在步骤(4)中，利用Catmull-Clark算法细分已有网格并进行实体光顺。