促进制造和结构性能的具有总体厚度控制的计算机辅助生成式设计制造技术

用于使用生成式设计过程对物理结构进行计算机辅助设计的方法、系统和设备，包括介质编码的计算机程序产品，其中所述物理结构的三维(3D)模型是根据限制生成式设计的3D模型的最小厚度的设计准则而产生，包括：获得将要制造的对象的设计空间和包括厚度约束的一个或多个设计准则；根据所述一个或多个设计准则在所述设计空间中迭代地修改建模对象的生成式设计的3D形状，包括使用所述3D形状的体积相对于所述3D形状的表面积的总体关系来测量所述3D形状的当前厚度；以及提供所述生成式设计的模型以用于使用一个或多个计算机控制的制造系统来制造所述物理结构。系统来制造所述物理结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】促进制造和结构性能的具有总体厚度控制的计算机辅助生成式设计

技术介绍

[0001]本说明书涉及可使用增材制造、减材制造和/或其他制造系统和技术制造的物理结构的计算机辅助设计。
[0002]已经开发了计算机辅助设计(CAD)软件并使用其来生成对象的三维(3D)表示，并且已经开发了计算机辅助制造(CAM)软件并使用其来评估、规划和控制(例如)使用计算机数控(CNC)制造技术对这些对象的物理结构的制造。通常，CAD软件使用边界表示(B
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Rep)格式存储正在建模的对象的几何形状的3D表示。B
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Rep模型是指定所建模的3D对象的实体部分与非实体部分之间的边界的一组连接的表面元素。在B
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Rep模型(常称为B
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Rep)中，使用平滑和精确的数学曲面将几何形状存储在计算机中，这与网模型的离散和近似曲面形成对比，所述离散和近似表面可能难以在CAD程序中操作。
[0003]CAD程序已与减材制造系统和技术结合使用。减材制造是指通过切除物料的部分而从物料(通常是比3D对象大的“坯件”或“工件”)创建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种方法，所述方法包括：通过计算机辅助设计程序获得将要为其制造对应的物理结构的建模对象的设计空间、用于所述建模对象的一个或多个设计准则，以及所述物理结构的一个或多个使用中的载荷工况，其中所述一个或多个设计准则包括厚度约束；通过所述计算机辅助设计程序根据所述一个或多个设计准则和所述一个或多个使用中的载荷工况在所述设计空间中迭代地修改所述建模对象的生成式设计的三维形状，包括修改所述三维形状的几何形状和所述三维形状的拓扑，其中所述迭代地修改包括通过使用所述三维形状的体积相对于所述三维形状的表面积的总体关系测量所述三维形状的当前厚度而采用所述厚度约束；以及通过所述计算机辅助设计程序提供所述建模对象的所述生成式设计的三维形状，以用于使用一个或多个计算机控制的制造系统来制造所述物理结构。2.如权利要求1所述的方法，其中所述总体关系包括所述三维形状的所述体积的平方与所述三维形状的所述表面积的立方的无单位比率，并且其中所述获得包括：获得初始三维模型作为所述设计空间；获得所述厚度约束的最小厚度值；找出所述初始三维模型的初始表面积；计算具有所述初始三维模型的形状和由所述最小厚度值限定的厚度的中空三维对象中的材料的初始体积；以及使用所述初始体积和所述初始表面积的所述无单位比率设置所述厚度约束的目标最小值。3.如权利要求2所述的方法，其中计算所述初始体积包括将所述初始三维模型的所述初始表面积乘以所述最小厚度值。4.如权利要求2所述的方法，其中所述总体关系包括相对于球体归一化的所述无单位比率。5.如权利要求4所述的方法，其中所述总体关系包括所述归一化的无单位比率的六次方根。6.如权利要求2所述的方法，其中所述迭代地修改包括：根据所述三维形状的当前版本和所述一个或多个使用中的载荷工况来执行对所述建模对象的数值模拟，以产生所述建模对象的物理响应的当前数值评估；使用所述三维形状整体的体积相对于表面积的所述总体关系来测量所述三维形状的所述当前版本的所述当前厚度；基于所述物理响应的所述当前数值评估，并且基于所述当前厚度与所述厚度约束的当前目标最小值之间的差，更新所述三维形状的所述当前版本，以产生所述建模对象的所述三维形状的更新后的版本；以及至少重复所述执行、所述测量和所述更新，直到已经执行了预定义数目的形状修改迭代，或者直到所述设计空间中的所述建模对象的所述生成式设计的三维形状在所述一个或多个设计准则和所述一个或多个使用中的荷载工况下收敛到稳定解。7.如权利要求6所述的方法，其中所述更新包括：根据所述当前数值评估以及所述当前厚度与所述厚度约束的所述当前目标最小值之
间的所述差，计算所述三维形状的水平集表示中的隐式表面的形状变化速度；以及使用所述形状变化速度来修改所述水平集表示，以产生所述建模对象的所述三维形状的更新后的版本；并且其中所述重复包括在第一部分之后的至少第二部分，所述重复的所述第二部分包括使用所述最小厚度值应用局部厚度约束，所述局部厚度约束尚未在所述重复的所述第一部分期间应用。8.一种系统，所述系统包括：非暂时性存储介质，在所述非暂时性存储介质上存储有计算机辅助设计程序的指令；以及一个或多个数据处理设备，所述一个或多个数据处理设备被配置为运行所述计算机辅助设计程序的所述指令以进行以下操作：获得将要为其制造对应的物理结构的建模对象的设计空间、用于所述建模对象的一个或多个设计准则，以及所述物理结构的一个或多个使用中的载荷工况，其中所述一个或多个设计准则包括厚度约束，根据所述一个或多个设计准则和所述一个或多个使用中的载荷工况在所述设计空间中迭代地修改所述建模对象的生成式设计的三维形状，包括修改所述三维形状的几何形状和所述三维形状的拓扑，其中所述迭代地修改通过使用所述三维形状的体积相对于所述三维形状的表面积的总体关系测量所述三维形状的当前厚度而采用所述厚度约束，以及提供所述建模对象的所述生成式设计的三维形状以用于使用一个或多个计算机控制的制造系统来制造所述物理结构。9.如权利要求8所述的系统，其中所述总体关系包括所述三维形状的所述体积的平方与所述三维形状的所述表面积的立方的无单位比率，并且其中所述一个或多个数据处理设备被配置为运行所述计算机辅助设计程序的所述指令以通过被配置为运行用以进行以下操作的所述计算机辅助设计程序的所述指令来获得所述设计空间：获得初始三维模型作为所述设计空间；获得所述厚度约束的最小厚度值；找出所述初始三维模型的初始表面积；计算具有所述初始三维模型的形状和由所述最小厚度值限定的厚度的中空三维对象中的材料的初始体积；以及使用所述初始体积和所述初始表面积的所述无单位比率设置所述厚度约束的目标最小值。10.如权利要求9所述的系统，其中所述一个或多个数据处理设备被配置为运行所述计算机辅助设计程序的所述指令以通过被配置为运行用以进行以下操作的所述计算机辅助设计程序的所述指令来计算所述初始体积：将所述初始三维模型的所述初始表面积乘以所述最小厚度值。11.如权利要求9所述的系统，其中所述总体关系包括相对于球体归一化的所述无单位比率。12.如权利要求9所述的系统，其中所述一个或多个数据处理设备被配置为运行所述计算机辅助设计程序的所述指令以通过被配置为运行用以进行以下操作的所述计算机辅助
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【专利技术属性】
技术研发人员：RK伯拉，J严，J罗德里格斯，
申请(专利权)人：欧特克公司，
类型：发明
国别省市：