[发明专利]设计制造部件的方法和计算机可读存储介质

说明书

本公开涉及一种设计制造部件的方法和计算机可读存储介质。使用AM部件的计算机生成的设计以确保该部件被设计为支持增材制造步骤的方法和设备。该方法包括对制造部件的计算机生成的设计执行频率分析，以及在计算机生成的设计的自然频率下计算模态振型。使用每个模态振型计算在计算机生成的设计上的点处的静态顺应性。静态顺应性指示当计算机生成的设计暴露于预定非动态负载时多个点中的每个点处的预期位移。

政府权利声明

本发明是在国防部授予的FA8650-17-2-5246的政府支持下完成的。政府享有本发明的某些权利。

技术领域

本公开涉及制造领域，具体地，涉及设计制造部件的方法和计算机可读存储介质。

背景技术

通过添加逐层材料，利用增材制造(additive manufacturing)来制造三维(3D)部件。增材制造可以利用3D建模(计算机辅助设计或CAD)软件来设计和形成部件。

增材制造包括多种技术并结合多种技术，例如但不限于激光自由成形制造(LFM)、激光沉积(LD)、直接金属沉积(DMD)、激光金属沉积、激光增材制造、激光工程化净成形(LENS)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积成型(FDM)、多喷嘴成型(MJM)、3D印刷、快速成型、直接数字制造、分层制造和添加式构造。此外，在增材制造中可以使用各种原料来制造部件。示例包括但不限于塑料、金属、混凝土和玻璃。

为了改善用增材制造设备制造的部件的表面光洁度，可以使用常规的表面精加工设备和技术来实施单独的后处理步骤。AM部件应当被构造成承受在后处理步骤期间施加的力。

发明内容

一方面，涉及一种设计制造部件的方法。该方法包括对制造部件的计算机生成的设计执行频率分析，并计算计算机生成的设计的自然频率下的模态振型。该方法包括使用模态振型在计算机生成的设计上的多个点处计算静态顺应性。该方法包括生成计算机生成的设计的总静态顺应性图，该总静态顺应性图包括在多个点处的静态顺应性，该总静态顺应性图具有当计算机生成的设计暴露于预定非动态负载时在多个点处的预期位移。该方法包括输出总静态顺应性图。

在另一方面，该方法包括确定在多个点中的一个或多个点处的预期位移超过允许量，并且通过添加形成一个或多个结构支撑件的材料来修改计算机生成的设计。

在另一方面，该方法包括使用修改的计算机生成的设计并制造由材料制成的实际部件。

在另一方面，该方法包括在制造实际部件的同时移除形成一个或多个结构支撑件的材料。

在另一方面，该方法包括用增材制造工艺制造实际部件。

在另一方面，该方法包括根据如下公式计算在计算机生成的设计上的多个点处的静态顺应性：

其中j是针对模型上的点k计算的模态振型的数目

φ_i＝该点处的质量归一化模态振型位移

f_n,i＝以赫兹为单位的自然频率。

在另一方面，修改的计算机生成的设计被设计用于飞行器。

在另一个方面，该方法包括通过增材制造工艺用形成一个或多个结构支撑件的材料制造实际部件，在将材料结合到实际部件中的同时减小实际部件的表面的粗糙度，以及在减小实际部件的表面粗糙度之后移除形成一个或多个结构支撑件的材料。