异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统技术方案

本发明专利技术公开了异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，包括异质仿生结构模块、材料匹配信息模块、有限元分析模块、增材制造工艺参数模块、检测评价及后处理模块，根据自然结构的结构特征和力学承载特征建立异质仿生结构模块；根据异质金属构件的工况特征及功能需求建立材料匹配信息模块；根据有限元分析模块对异质仿生构件进行三维建模、路径规划；建立增材制造工艺参数及其优化模型；建立成形构件性能检测、评价和后处理；将各模块信息关联整合形成工艺控制系统；本发明专利技术可显著缩短异质仿生结构设计及增材制造工艺的决策加工时间，为结构设计、异质仿生制造及多功能集成优化的一体化增材制造提供新的工艺路径。成优化的一体化增材制造提供新的工艺路径。成优化的一体化增材制造提供新的工艺路径。

【技术实现步骤摘要】
异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统


[0001]本专利技术涉及增材制造
，具体而言，涉及异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统。

技术介绍

[0002]经过数百万年的自然选择，生物体已进化出了独特的结构特征以应对恶劣环境的挑战，自然界中的天然结构为新一代结构材料的设计提供了宝贵的灵感来源，尤其是承载力学和流体动力学等方面。通过学习自然界中的结构和设计原则，异质仿生结构正推动材料科学领域和工程
的范式转变。然而，自然界中的天然结构通常有着复杂几何构型、多材料分布、多层次结构等特点，远远超出了传统设计和制造技术的能力，这严重阻碍了异质仿生结构在工业领域的发展和应用。
[0003]增材制造技术作为一种具有颠覆性的制造方法，彻底改变工业革命以来传统制造（约束成形、去除成形）的生产方式。随着增材制造设计与技术的不断发展，为模仿和复现自然界中的结构和功能提供了新的机会，增材制造技术与异质仿生结构的结合，有望实现增材制造构件性能的跃升。增材制造技术还可以通过实时切换材料实现多材料的一体化打印，实现异质构件同时具备轻本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，其特征在于，包括：异质仿生结构模块，用于根据自然结构的结构特征和力学承载特征，通过数学模型建立对应所述自然结构的异质仿生结构，其中，所述异质仿生结构用于表示通过不同材料形成的仿生结构；材料匹配信息模块，用于根据异质金属构件的工况特征及功能需求选择合适的异质材料，其中，所述异质金属构件用于表示通过不同的金属材料，形成的异质仿生构件；有限元分析模块，用于对所述异质仿生构件进行三维建模、区域划分、切片处理、路径规划；增材制造工艺参数模块，用于根据所述异质仿生构件，匹配工艺模式，并生成所述异质仿生构件的工艺参数及其优化模型；检测、评价及后处理模块，用于对所述异质仿生构件进行质量检测与性能评价，并提供对应质量和性能的后处理工艺。2.根据权利要求1所述异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，其特征在于：所述工艺控制系统还包括：数据库模块，用于存储自然结构的结构特征和力学承载特征，用于仿生所述自然结构的所述金属材料的数据特征以及用于增材制造的工艺参数数据特征；数据库逻辑控制模块，用于通过控制所述数据库模块，与系统其他功能模块之间进行数据交互，实现所述工艺控制系统的系统功能。3.根据权利要求2所述异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，其特征在于：所述异质仿生结构模块包括：螺旋仿生结构单元，用于仿生螺旋结构：梯度仿生结构单元，用于仿生梯度结构；分层仿生结构单元，用于仿生分层结构；互锁仿生结构单元，用于仿生互锁结构；重叠仿生结构单元，用于仿生重叠结构。4.根据权利要求3所述异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，其特征在于：所述材料匹配信息模块包括：第一异质材料匹配单元，用于根据所述金属材料，提供完全互溶的第一金属组合材料；第二异质材料匹配单元，用于根据所述金属材料，提供有限互溶的第二金属组合材料；第三异质材料匹配单元，用于根据所述金属材料，提供完全不互溶的第三金属组合材料；第四异质材料匹配单元，用于根据所述金属材料的热学性能，进行材料匹配。5.根据权利要求4所述异质仿生结构设计及增材制造的工艺数据库及控制系统，其特征在于：所述第一金属组合材料包括：Fe
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Cr、Fe
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Ni、Cu
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Ni、异种钢、异种钛合金、异种镍基合金、异种钴基合金；
所述第二金属组合材料包括：Fe
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【专利技术属性】
技术研发人员：张志辉，李星燃，蹤雪梅，于征磊，李稳，陈志凯，赵连军，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：