[发明专利]一种结构的建模及制造方法

说明书

本发明公开了一种结构的建模及制造方法，包括以下步骤：根据目标结构建立初始模型；在初始模型表面建立用于添加边界条件的网格；对初始模型添加目标结构相应的材料属性；对初始模型施加位移边界条件；对初始模型施加力的边界条件；有限元分析；判断是否达到目标模型的标准，达到则输出变形结果，达不到则重新施加力的边界条件并再次执行有限元分析步骤；得到变形结果，按合理的尺寸对目标模型进行分块；按分块顺序分别对构件进行3D打印，进行拼装。本发明方法利用有限元软件在建模和修改边界条件上的便利性，更高效率的实现需求的构件造型设计，使得模型曲面变形更加自然，配合3D打印，实现结构的精准建模、高效制造。

技术领域

本发明属于建模设计技术领域，具体涉及一种结构的建模及制造方法。

背景技术

Rhino作为现在广泛应用于建模的主流设计软件，尤其是NURBS建模功能，通过控制节点来改变样条曲线和曲面，在建模设计中，其不受约束的自由造型功能和对硬件宽松的要求，使得其为广大设计师所青睐；但Rhino的上手难度大，且由于其严谨的建模逻辑，造型步骤衔接紧密，难以随意的对模型进行修改，不同的模型结构变化，需要重复前期逻辑下的所有操作，在设计较为复杂的模型时显得繁琐吃力，如何提升设计效率也成为了设计师们关注的问题之一。

装配式构件是由工厂生产的预制构件在现场装配而成，能够大大提高施工效率，减少环境污染和资源浪费，且可以应用于航空航天、工业以及建筑等多种行业中，为国家所大力推广。目前的装配式生产的构件大多为标准尺寸规则构件，对于异形构件的制造，例如曲面构件，需要先准备相应的模具，且异形构件的模具制作较为困难，因此异形构件的制作也是生产的一大难点。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种结构的建模及制造方法，解决异形构件制作困难，而现有主流设计软件又存在模型修改难度大、效率低等情况的问题。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种结构的建模及制造方法，包括以下步骤：

S1、根据所需结构的模型，采用建模工具，建立初始模型，初始模型由多个规则构件所组成；

S2、在初始模型表面建立用于添加边界条件的网格，保存包含网格的初始模型；

S3、对初始模型添加目标结构相应的材料属性；

S4、对初始模型施加位移边界条件，确定初始模型的整体变形方向；

S5、根据目标结构的模型，对初始模型施加力的边界条件；

S6、采用有限元分析工具进行有限元分析，有限元分析计算出模型在当前位移边界条件和力的边界条件下的位移情况，并以模型变形的形式展示出来，得到模型变形结果；

S7、判断是否达到目标结构的模型要求，如达到则输出变形结果；如达不到则返回步骤S5重新施加力的边界条件并再次执行步骤S6至S7；

S8、按合理尺寸将输出的变形结果模型进行分块，并将分块后的构件单独保存；

S9、将分块后的若干构件导入3D打印机，进行结构构件的生产制造，多个制造完成的构件进行拼装，得到最终所需结构。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：