[发明专利]一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法

权利要求书

1.一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法，其包括以下步骤：

(1).步骤一：读取产品的三维模型，得到其几何构造等信息；

(2).步骤二：设定增材制造时的产品摆放、基板和制造设备的参数，再根据给定的参数信息生成支撑结构的设计区域；

(3).步骤三：设定产品和基板的材料参数，对基板、模型和设计区域进行网格划分，将设计区域内各网格的材料填充率作为拓扑优化的设计变量，根据增材制造的需求，设置拓扑优化的目标函数及约束条件；

(4).步骤四：利用拓扑优化方法对支撑结构的设计区域进行优化，去掉支撑效率低以及不利于增材制造的材料，最终保留下来的材料就是优化得到的支撑结构方案。

2.如权利要求1所描述的一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法，其特征在于，步骤一的产品模型，模型需包含完整的产品几何构造信息。

3.如权利要求1所描述的一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法，其特征在于，步骤二中设计区域的生成需考虑产品的几何构造、基板的尺寸以及设备支持的最大加工尺寸。

4.如权利要求1所描述的一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法，其特征在于，步骤三将模型、基板和设计区域离散化为网格，且设计区域的材料在各网格的填充率在[0，1]之间变化，填充率为0表示无材料，1表示实心材料；填充率在0至1之间可以根据填充率生成对应等效刚度和密度的填充结构，或者设定一个阈值，低于此阈值的按0处理，高于此阈值的当做1处理。

5.如权利要求1所描述的一种用于增材制造中支撑结构生成的拓扑优化设计方法，其特征在于，步骤四通过拓扑优化方法，在遵循增材制造特性的前提下对支撑结构的设计区域进行材料分布的优化，生成有效的支撑结构。