[发明专利]一种结构的建模及制造方法

权利要求书

1.一种结构的建模及制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据所需结构的模型，采用建模工具，建立初始模型，初始模型由多个规则构件所组成；

S2、在初始模型表面建立用于添加边界条件的网格，保存包含网格的初始模型；

S3、对初始模型添加目标结构相应的材料属性；

S4、对初始模型施加位移边界条件，确定初始模型的整体变形方向；施加位移边界条件具体为：

根据目标结构的模型，在初始模型不产生变形的位置施加位移边界条件；

所述位移边界条件包括固定整个实体或面的固定约束以及固定某个方向变形的位移约束；所述位移边界条件用于限制模型变形的方位，控制模型变形的程度上限，从而确定初始模型的整体变形方向；

所述位移边界条件具体包括限制所有运动的固定约束、限制某个方向位移的位移约束、限制某个方向转动的转动约束；

S5、根据目标结构的模型，对初始模型施加力的边界条件；力的边界条件由多种荷载组成，所述荷载包括集中力、压强、温度以及重力加速度；

所述对初始模型施加力的边界条件具体包括：

根据目标模型的造型样式和起伏程度，将荷载和约束进行自由组合；

尝试多种荷载和约束组合，确定最贴合目标模型的力的边界条件施加方式，将其施加在初始模型上，使模型结构发生改变，初始模型向目标结构的模型进行变化；

S6、采用有限元分析工具进行有限元分析，有限元分析计算出模型在当前位移边界条件和力的边界条件下的位移情况，并以模型变形的形式展示出来，得到模型变形结果；

S7、判断是否达到目标结构的模型要求，如达到则输出变形结果；如达不到则返回步骤S5重新施加力的边界条件并再次执行步骤S6至S7；

S8、按合理尺寸将输出的变形结果模型进行分块，并将分块后的构件单独保存；

S9、将分块后的若干构件导入3D打印机，进行结构构件的生产制造，多个制造完成的构件进行拼装，得到最终所需结构。

2.根据权利要求1所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，所述结构具体为建筑结构。

3.根据权利要求2所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，所述建筑结构具体为建筑装配式构件结构。

4.根据权利要求1所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，所述多个规则构件支持通过组合工具绑定成为一个实体，进行相同的命令操作，也支持通过分割工具划分为多个相接触但独立的个体，每个个体支持进行单独操作；

建模平台对初始模型进行移动、旋转以及缩放操作，使模型的初始结构接近目标模型。

5.根据权利要求1所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，所述用于添加边界条件的网格具体是划分在实体表面，由点、线以及面所组成，根据实际按照变形的要求可调整网格的精度。

6.根据权利要求1所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，对初始模型添加的所述材料属性，根据结构的选用材料决定，同个结构在不同部位添加不同材料特性，以实现结构的多种变形。

7.根据权利要求1所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，将输出的变形结果模型进行分块具体为：

在有限元软件中，在模型的多个方向上处创立了平面，再通过切割命令，用平面将模型切割为多个构件。

8.根据权利要求2或3所述的一种结构的建模及制造方法，其特征在于，所述进行结构构件的生产制造前，将钢筋网按构件形状进行绑扎，且两相邻连接的构件需要错开布置钢筋网；

生产制造的构件的尺寸小于切割后的构件尺寸，并且露出用于连接的侧边的箍筋；

钢筋绑扎完成后，通过在钢筋绑扎区域浇筑混凝土来完成构件的连接。