[发明专利]一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程

权利要求书

1.一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：包括下列步骤：

S1、由用户选择需要金属点阵结构的大小、结构单元类型和结构单元中连接支柱的几何尺寸；

S2、根据生成的点阵结构模型，沿着每个支柱的进行切片；

S3、基于生成的切片层，用户可以选择自动或者手动选择按照z轴高度、单个结构单元、逐个连接支柱或者混合选择等方法对其进行路径规划；

S4、在用户选定了加工路径后，此方法会并自动生成加工程序代码；

S5、按照设定的加工程序代码开始加工点阵结构。

2.根据权利要求1所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述S1步骤会自动检测所输入的参数是否合理，并且可以检索已有的连接支柱的几何尺寸数据库来进行自适应的调节，从而生成可视化的金属点阵结构模型。

3.根据权利要求1所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述S2步骤会确定结构中每个切片层的焊接位置，并且对多个连接支柱的交汇点和分离点附近的切片层进行优化，从而确保加工过程中焊枪不会发生与已加工工件碰撞，以及同一个切片层被多次焊接的问题。

4.根据权利要求1所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述S3步骤通过快速有限元热力学仿真作为理论支持，从而为用户推荐制造速度最快且工件残余应力最小的路径规划。

5.根据权利要求4所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述有限元热力学仿真只用于在多种路径规划中择优，其无法准确的预测实际制造过程中的热分布，此处多用于快速模拟不同的路径规划带来的大致产品加工时间和成型结果，并帮助用户理解其想要采用的加工路径给工件制备带来的潜在影响，从而规避可能存在的问题。

6.根据权利要求1所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述S4步骤按照切片层的厚度和生成的加工顺序，将其有序地输入有限元模型，使用生死单元法逐层生成热场分布和残余应力分析，并生成当前加工阶段下的可视化数字模型。

7.根据权利要求6所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述有限元模型的仿真结果用于分析和预测接下来几层的层间温度，从而动态地调节焊接等待时间，使得每次焊接时的层间温度大致保持在理想的区间内。

8.根据权利要求1所述的一种数字孪生体系下的点阵结构电弧增材制造仿真过程，其特征在于：所述S5步骤在每层焊接完成后扫描其高度，若与理想的切片层厚度差距较大，则对工件剩余的部分重新切片，并按照S2、S3、S4的顺序重新生成新的加工程序代码。