[发明专利]一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法

摘要

本发明公开了一种基于有限元结果的连续体表面轻量化方法，属于结构优化技术领域。本发明包含以下步骤：对需求表面进行网格划分，施加需求边界条件进行力学计算；根据表面形状进行设计区域的区块划分，建立区块与有限元计算单元对应关系；根据区块内的有限元计算结果，统计区块内单元结果分布，建立大小不同晶格组成的孔状表面。本发明利用有限元仿真结果，驱动结构网格密度的分布，将曲面类基础数据分割重构，该方法着重于有限元结果的直观反馈，通过控制随机点阵密度与有限元结果相联系，避免了拓扑优化过程中大规模的迭代试算，加快了结构的生形，简化了表面类结构的轻量化生成过程，非常适合增材制造。

主权项

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。