用于处理经拓扑优化的几何结构的系统和方法技术方案

一种计算系统可以包括：几何结构访问引擎，其被配置以访问与拓扑优化处理相关联的几何结构，几何结构包括：原始几何结构，其表示拓扑优化处理应用于的设计空间；以及经拓扑优化的几何结构，其表示针对原始几何结构执行的拓扑优化处理的输出。该系统还可以包括：几何结构处理引擎，其被配置为从经拓扑优化的几何结构生成最终几何结构，包括通过在经拓扑优化的几何结构的对应于原始几何结构的固定区域的部分处使经拓扑优化的几何结构与原始几何结构适形、以及在对应于原始几何结构的非固定区域的部分处对经拓扑优化的几何结构进行平滑。域的部分处对经拓扑优化的几何结构进行平滑。域的部分处对经拓扑优化的几何结构进行平滑。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于处理经拓扑优化的几何结构的系统和方法

技术介绍

[0001]计算机系统可用于创建、使用和管理用于产品和其它物品的数据。计算机系统的示例包括计算机辅助设计(CAD)系统(可以包括计算机辅助工程化(CAE)系统)、计算机辅助制造(CAM)系统、可视化系统、产品数据管理(PDM)系统、产品生命周期管理(PLM)系统等。这些系统可以包括便于产品结构和产品制造的设计和模拟测试的部件。
附图说明
[0002]在以下具体描述中并参考附图描述了某些示例。
[0003]图1示出了根据本专利技术的支持经拓扑优化的几何结构的处理的计算系统的示例。
[0004]图2示出了计算系统可以访问和处理的经拓扑优化的几何结构的示例。
[0005]图3示出了由几何结构处理引擎进行的使经拓扑优化的几何结构与原始几何结构适形的富集操作(enrichment operation)的示例。
[0006]图4示出了由几何结构处理引擎进行的使经拓扑优化的几何结构与原始几何结构适形的限制操作的示例。
[0007]图5示出了通过将原始几何结构的固定区域插入经拓扑优化的几何结构中而生成的适形的几何结构的示例。
[0008]图6示出了几何结构处理引擎可以对经拓扑优化的几何结构的非固定部分执行的平滑的示例。
[0009]图7示出了根据本专利技术的系统可以实施来处理经拓扑优化的几何结构的逻辑的示例。
[0010]图8示出了系统可以实施来支持经拓扑优化的几何结构到CAD几何结构的转换的逻辑的示例。
[0011]图9示出了根据本专利技术的支持经拓扑优化的几何结构的处理的计算系统的示例。
具体实施方式
[0012]增材制造(有时称为3维或3D打印)可以通过使用可以逐层构造对象的3D打印机来执行。随着当今增材制造技术的能力和使用的增加，任意和复杂产品设计的制造已经变得越来越可能。在给定的设计空间内，先前的制造限制可以通过增材制造来克服，并且产品设计者现在具有支持制造对象优化的越来越多的设计自由度。而且，增材制造过程可以使得能够通过设计或控制零件的几何结构(包括设计形成对象设计的内部几何结构的微结构(例如晶格、内部几何图案等))来制造具有独特物理特性的零件。
[0013]随着增材制造技术的能力和普及率的提高，拓扑优化已经成为日益流行的产生产品结构的设计技术。拓扑优化可以包括修改对象的材料或结构布局以实现特定目标的技术。拓扑优化可以用在航空航天、机械、生物化学、汽车和许多其他领域中，以例如改善零件的性能或降低所需的原材料重量。
[0014]虽然拓扑优化技术可以产生具有提高的设计效率的零件结构，但是拓扑优化处理
的输出可能需要重建为适合于3D打印的几何形式。而且，由于拓扑优化中有限元分析(FEA)的设计空间离散化要求，密度图或其他拓扑优化输出可产生粗糙、刚性或非平滑的几何结构。当到高分辨率粒度的拓扑优化离散化由于这种精细粒度下的拓扑优化和FEA计算可能导致处理时延或所需的计算资源增加(这些增加的时延或计算资源对于当前的计算CAD、CAE、CAM和其它CAx系统是不切实际的)而在计算上可能不可行时，情况尤其可能是这样。
[0015]本文的公开内容可以提供用于处理经拓扑优化的几何结构的系统、方法、设备和逻辑。特别地，各种经拓扑优化的处理特征可以包括对经拓扑优化的几何结构进行平滑、使经拓扑优化的几何结构适形以保留原始几何结构特性、以及将经拓扑优化的几何结构转换成CAD可编辑的模型以用于后续设计。本文更详细地描述了这些各种技术中的每一者，并且所公开的处理技术可以包括各种技术特征，以提高使用拓扑优化结果来进一步设计和制造3D零件的效率、可行性和能力。
[0016]这些特征和其它特征以及技术益处在本文中被更详细地描述。
[0017]图1示出了根据本专利技术的支持经拓扑优化的几何结构的处理的计算系统100的示例。计算系统100可以采取单个或多个计算设备(例如应用服务器、计算节点、台式或膝上型计算机、智能电话或其他移动设备、平板设备、嵌入式控制器等)的形式。在一些示例中，计算系统100是CAD系统、CAM系统、CAE系统、任意其他CAx系统、或3D打印系统的一部分或(至少部分地)实施这些系统。在这方面，计算系统100可以支持经拓扑优化的零件设计的设计、模拟、或制造。
[0018]作为支持本文所描述的特征的任何组合的示例实施方式，图1所示的计算系统100包括几何结构访问引擎108、几何结构处理引擎110和几何结构转换引擎112。计算系统100可以以各种方式(例如作为硬件和编程)来实施引擎108、引擎110、和引擎112(包括其部件)。用于引擎108、引擎110和引擎112的编程可以采取存储在非瞬态机器可读存储介质上的处理器可执行指令的形式，并且用于引擎108、引擎110和引擎112的硬件可以包括执行这些指令的处理器。处理器可以采取单处理器或多处理器系统的形式，并且在一些示例中，计算系统100使用相同的计算系统特征或硬件部件(例如公共处理器或公共存储介质)来实施多个引擎。
[0019]注意，图1所示的计算系统100的示例实施方式包括几何结构访问引擎108、几何结构处理引擎110和几何结构转换引擎112。在其他实施方式中，计算系统100可以仅包括引擎108、引擎110和引擎112的子集。
[0020]在操作中，几何结构访问引擎108可以访问与拓扑优化处理相关联的几何结构。特别地，几何结构访问引擎108可以访问表示拓扑优化处理应用于的设计空间的原始几何结构以及表示针对原始几何结构执行的拓扑优化处理的输出的经拓扑优化的几何结构。在操作中，几何结构处理引擎110可以从经拓扑优化的几何结构生成最终几何结构，包括通过在经拓扑优化的几何结构的对应于原始几何结构的固定区域的部分处使经拓扑优化的几何结构与原始几何结构适形，以及在对应于原始几何结构的非固定区域的部分处对经拓扑优化的几何结构进行平滑。在操作中，几何结构转换引擎112可以将最终几何结构转换成CAD可编辑的拓扑，包括通过从最终几何结构中提取三角形网格，将三角形网格转换成细分表面，以及初始化用于细分表面的控制笼。
[0021]在这方面，几何结构访问引擎108、几何结构处理引擎110和几何结构转换引擎112
可以支持经拓扑优化的几何结构的后处理。下面更详细地描述了这些和其它经拓扑优化的几何结构处理特征。
[0022]图2示出了计算系统可以访问和处理的经拓扑优化的几何结构的示例。在图2所示的特定示例中，计算系统以几何结构访问引擎108和几何结构处理引擎110的形式例示。然而，本文中设想了其它系统实施方式。
[0023]几何结构访问引擎108可访问各种几何结构，以便支持后处理拓扑优化结果。如图2中看到的，几何结构访问引擎108可以访问原始几何结构210和经拓扑优化的几何结构220。依次描述这些几何结构中的每一者。
[0024]原始几何结构210可以是表示3D零件或对象的任何几何结构。作为示例，原始几何结构210可以是使用基于CA本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，包括：通过计算系统：访问与拓扑优化处理相关联的几何结构，所述几何结构包括：原始几何结构，其表示所述拓扑优化处理应用于的设计空间；以及经拓扑优化的几何结构，其表示针对所述原始几何结构执行的所述拓扑优化处理的输出；以及通过以下步骤从所述经拓扑优化的几何结构生成最终几何结构：在所述经拓扑优化的几何结构的与所述原始几何结构的固定区域相对应的部分处使所述经拓扑优化的几何结构与所述原始几何结构适形；以及在对应于所述原始几何结构的非固定区域的部分处对所述经拓扑优化的几何结构进行平滑。2.根据权利要求1所述的方法，其中，使所述经拓扑优化的几何结构与所述原始几何结构适形包括：用所述固定区域处的所述原始几何结构替换所述经拓扑优化的几何结构的与所述原始几何结构的固定区域相对应的所述部分。3.根据权利要求2所述的方法，包括：生成所述最终几何结构，作为收敛模型，其中，所述最终几何结构中的所述原始几何结构的所述固定区域被表示为计算机辅助设计(CAD)几何结构，并且所述经拓扑优化的几何结构的经平滑部分被表示为面片。4.根据权利要求1所述的方法，其中，对所述经拓扑优化的几何结构进行平滑包括：以比用于所述拓扑优化的离散化粒度更精细的粒度表示所述经拓扑优化的几何结构；以及以所述更精细的粒度对所述经拓扑优化的几何结构进行平滑。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述原始几何结构包括：总体几何结构，其设置所述拓扑优化处理应用于的所述设计空间的边界限制；以及固定几何结构，其包括所述设计空间的被指定为不变化的部分；并且其中，在所述经拓扑优化的几何结构的与所述原始几何结构的固定区域相对应的部分处使所述经拓扑优化的几何结构与所述原始几何结构适形包括：以比用于所述拓扑优化的离散化粒度更精细的粒度表示所述总体几何结构、所述固定几何结构和所述经拓扑优化的几何结构；以所述更精细的粒度富集所述经拓扑优化的几何结构，以包括所述固定几何结构的由于通过所述拓扑优化处理进行去除而在所述经拓扑优化的几何结构中缺失的部分；以及以所述更精细的粒度限制所述经拓扑优化的几何结构，以排除所述经拓扑优化的几何结构的延伸超出所述总体几何结构的部分。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述最终几何结构包括水平集几何结构表示，并且所述方法进一步包括：从所述水平集几何结构表示提取所述最终几何...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：西门子工业软件有限公司，
类型：发明
国别省市：