[发明专利]一种考虑3D打印几何缺陷的有限元计算模型

权利要求书

1.一种考虑3D打印几何缺陷的有限元计算模型，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、建立3D打印试件的数字模型；

步骤二、根据点阵材料中杆件的打印角度和长度对杆件进行分类；

步骤三、获取杆件的几何信息；

根据步骤二中杆件的分类结果，在步骤一中已获得的数字模型中随机选取不同类型的杆件，并将其重建为面网格；

a)建立一系列垂直杆件轴线的平面，以获得杆件的外轮廓线；将处于轮廓线上的点存储到文件中；

b)将圆的方程作为拟合函数，结合最小二乘法，对获得的轮廓线上的点进行拟合，并将拟合得到的圆心坐标和截面半径存储到文件中；

步骤四、根据几何缺陷对杆件产生的宏观影响，对缺陷类型进行评价；

a)轴线曲度：拟合得到的圆心与理想轴线之间的距离；计算每种类型杆件拟合得到的圆心距离相应理想轴线的距离；

b)截面尺寸随着杆件相对位置的变化：拟合得到的截面尺寸与理想截面尺寸之间的差别；将杆件均分为多份，分别计算每段区域内截面尺寸的变化情况；

步骤五、获取不同几何缺陷的概率密度函数；

步骤六、建立考虑几何缺陷的有限元模型；

a)在有限元软件中建立点阵材料的几何模型，根据每根杆件上均分段数采用梁单元对几何模型进行网格划分

b)根据杆件的分类结果建立相应的单元集合，以及每种类型的节点集合；

c)根据所建立集合中单元和节点的数量，对步骤五中获得的概率密度函数取样，获得梁单元的截面尺寸以及节点的偏置距离；

d)创建基体材料的材料模型，结合所获得的梁单元的截面尺寸，建立截面模型，并赋予到模型的相应位置处；结合所获得节点的偏置距离，对梁模型中的节点进行偏置；

e)采用有限元软件的显式求解器进行求解；

f)创建计算模型中的接触属性；

g)施加准静态载荷以及设定边界条件；

h)创建计算任务，并写出计算文件。

2.如权利要求1所述一种考虑3D打印几何缺陷的有限元计算模型，其特征在于，步骤一的实现方法为：将采用CT断层扫描技术得到的3D打印试件的二维灰度图导入到三维重构软件中，重建3D打印试件的三维数字模型。

3.如权利要求1所述一种考虑3D打印几何缺陷的有限元计算模型，其特征在于，步骤五的实现方法为：采用核密度估计的方法获得缺陷的概率密度函数。