基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法及系统，方法包括读取待打印的零件模型文件中每个三角形面片的三维坐标和三角形面片的法矢量；筛选得到与假想的切片平面相交的三角形面片；求解切片平面和三角形面片相交的交点，得到切片平面上零件的轮廓点矩阵；在缩小后的切片平面中生成填充线，根据轮廓点矩阵筛选得到与零件轮廓相交的填充线；计算填充线与零件轮廓的交点，得到切片平面上的交点矩阵；将激光扫描路径、加工时间和激光状态导入有限元软件中，模拟激光选区熔化制造零件。本发明专利技术使用MATLAB实现对打印模型的读取、切片和填充，得到激光扫描路径，有利于提高模拟激光选区熔化制造零件的准确性，降低模拟难度。拟难度。拟难度。

【技术实现步骤摘要】
基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法及系统


[0001]本专利技术涉及增材制造
，尤其是指一种基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法及系统。

技术介绍

[0002]目前通过有限元软件模拟激光选区熔化过程中的激光扫描路径方法有两种。一种是通过子程序直接定义激光扫描路径，例如ANSYS运用APDL命令行定义热源移动、ABAQUS运用DFLUX用户子程序将热源定义为位置和时间的函数。这种方法虽然直接明了，但是一方面这些命令行和子程序的开发及使用通常需要具备相当多的专业知识，增大了学习成本；另一方面这种方法只适合定义比较简单的激光扫描路径，一旦激光扫描路径复杂起来，编写代码的工作量就会大大增加，从而增大了出错率。另一种方法是将打印零件模型导入3D打印软件，选择扫描策略后即可得到激光扫描路径的Gcode代码，再将Gcode代码导入有限元软件模拟热源的移动。这种方法的好处是简单易行、路径可视化，但是同时也存在很多制约：一方面是目前市面上可获得的比较成熟的3D打印软件大多基于丝状材料(如PLA、尼龙等)，受限于丝材的性质(直径为毫米级，且打印过程本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：利用MATLAB读取待打印的零件模型文件中每个三角形面片各个顶点的三维坐标和三角形面片的法矢量；S2：假想多个等间距的、无限大的切片平面，根据切片的高度位置和三角形面片各个顶点的三维坐标，筛选得到与切片平面相交的所有三角形面片；S3：根据空间坐标系求解切片平面和三角形面片相交的所有交点，剔除重合的交点，得到单层切片平面上零件的轮廓点；S4：重复步骤S3，得到每一层切片平面上零件的轮廓点，生成轮廓点矩阵；S5：根据待打印的零件的尺寸假想一可以容纳整个零件的打印平台，并将步骤S1假想的无限大的切片平面缩小至打印平台的尺寸；S6：在缩小后的切片平面中生成多个等间距的填充线，根据步骤S4得到的轮廓点矩阵筛选得到与零件轮廓相交的填充线；S7：计算筛选得到的填充线与零件轮廓的交点，得到一切片平面上的填充线与零件轮廓的交点矩阵；S8：重复步骤S6和S7，得到所有切片平面上的填充线与零件轮廓的交点矩阵，交点之间的连线即是激光扫描路径；S9：将激光扫描路径、加工时间和激光状态写入同一矩阵，使用MATLAB输出为inp文件；S10：将inp文件导入有限元软件中，模拟激光选区熔化制造零件的整个过程。2.根据权利要求1所述的基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法，其特征在于：在利用MATLAB读取待打印的零件模型前，将零件模型保存为stl格式文件。3.根据权利要求1所述的基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法，其特征在于：在步骤S2中，假想生成多个等间距的、无限大的切片平面的方法，包括：在z轴方向上生成多个等间距的、无限大的切片平面。4.根据权利要求1或3所述的基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法，其特征在于：在步骤S2中，根据切片的高度位置和三角形面片各个顶点的三维坐标，筛选得到与切片平面相交的所有三角形面片的方法，包括：为每一切片平面创建一三角形列表；在每一层切片平面上筛选得到与该切片平面相交的所有三角形面片，并将筛选得到的三角形面片的所有数据记录在该切片平面的三角形列表中。5.根据权利要求4所述的基于有限元模拟增材制造激光扫描路径的方法，其特征在于：在每一层切片平面上筛选得到与该切片平面相交的所有三角形面片的方法，包括：当一三角形面片的一顶点的z坐标低于一切片平面的z坐标，且三角形面片的另一顶点的z坐标高于该切片平面的z坐标，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文利，杨鑫，邢占文，刘卫卫，吕先林，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：