[发明专利]基于变密度法的三周期极小曲面多孔结构拓扑优化方法有效

专利信息
申请号: 201911295128.4 申请日: 2019-12-16
公开(公告)号: CN111062166B 公开(公告)日: 2021-10-22
发明(设计)人: 傅建中;冯嘉炜;褚建农 申请(专利权)人: 浙江大学;红河创新技术研究院有限责任公司
主分类号: G06F30/23 分类号: G06F30/23;G06T17/20
代理公司: 杭州天勤知识产权代理有限公司 33224 代理人: 曹兆霞
地址: 310013 浙江*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 基于 密度 周期 极小 曲面 多孔 结构 拓扑 优化 方法
【权利要求书】:

1.一种基于变密度法的三周期极小曲面多孔结构拓扑优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:输入三周期极小曲面函数表达式f(x,y,z)=c,c为等值参数,设计域范围x∈[xmin,xmax],y∈[ymin,ymax],z∈[zmin,zmax],优化目标密度ρ;

步骤2:根据设计域范围与目标密度,利用基于变密度法的拓扑优化方法生成设计域内的密度分布并生成密度映射网格;

步骤3:根据密度映射网格生成双等值参数三周期极小曲面,包括:

步骤3.1:根据实验拟合计算得到的密度与c2的函数关系,计算密度映射网格每个顶点密度值ρi对应的ci2,并记录ci2的最大值cimax2、最小值cimin2

步骤3.2:根据表达式f(x,y,z)=ci,利用Marching Cube算法线性插值生成三角网格曲面S1

步骤3.3:根据表达式f(x,y,z)=-ci,利用Marching Cube算法线性插值生成三角网格曲面S2

步骤4:提取双等值参数三周期极小曲面六个封面的相交轮廓,生成封面轮廓三角网格;

步骤5:对封面轮廓三角网格进行追踪判断,删除非法网格,生成六个封面的合法三角网格;

步骤6:将封面的合法三角网格与双等值参数三周期极小曲面组合,输出优化三周期极小曲面多孔结构STL文件。

2.如权利要求1所述的基于变密度法的三周期极小曲面多孔结构拓扑优化方法,其特征在于,步骤2中,生成密度映射网格的具体方法是:利用基于变密度法的拓扑优化方法计算得到设计域内每个离散点的密度值,将离散点依次相连生成四边形网格,对四边形网格进行两次细分,每次细分计算将每个四边形细分为四个均匀四边形,每个顶点的密度值利用线性插值方法计算,最终生成得到密度映射网格。

3.如权利要求1所述的基于变密度法的三周期极小曲面多孔结构拓扑优化方法,其特征在于,步骤4中,生成封面轮廓三角网格的具体步骤包括:

步骤4.1:将六个封面函数表达式x=xmin、x=xmax、y=ymin、y=ymax、z=zmin、z=zmax分布带入曲面S1表达式f(x,y,z)=ci、曲面S2表达式f(x,y,z)=-ci,计算得到三角网格曲面S1、三角网格曲面S2在六个封面上的相交轮廓;

步骤4.2:取消德劳内三角化算法中的最小角、最大边的限制,在六个封面上以相交轮廓作为约束生成封面区域内的德劳内三角作为封面轮廓三角网格。

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