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一种面向3D打印的“弱平衡”轻量化建模方法

发布时间:2019-06-13 12:08
【摘要】:随着3D打印的发展,模型的轻量化建模已成为该领域的一个研究热点。提出一种"弱平衡"轻量化建模方案来生成3D打印模型的内部填充结构。该方案能够根据结构分析自动生成内部密度变化的填充。该方法主要包括三个步骤:利用基于截面结构分析的方法来分析模型的应力分布及薄弱部分;利用一种混合的网格偏置技术向内部偏置模型,生成壳体模型。根据模型的应力分布,提出一种改进的泊松圆盘采样技术在偏置模型表面生成连续的密度分布点,在应力大的区域,点的分布密集,而在应力较小的区域,点的分布较稀疏;提出一种"弱平衡"八叉树技术对采样点进行空间划分,利用体心立方结构及Delaunay 3D算法将偏置模型生成四面体网格模型。在该四面体网格模型中,单元四面体的体积从外部到内部渐变,且在物体薄弱部分填充密度较大。这些单元四面体被用来直接生成"框架-结点"结构。所提出的"弱平衡"轻量化方案允许根据应力分析在模型不同的部分生成不同密度的填充,从而取得全局优化的填充。
[Abstract]:With the development of 3D printing, lightweight modeling of models has become a research focus in this field. A "weak balance" lightweight modeling scheme is proposed to generate the internal filling structure of 3D printing model. The scheme can automatically generate the filling of internal density change according to the structural analysis. The method mainly consists of three steps: using the method based on section structure analysis to analyze the stress distribution and weak part of the model, and using a hybrid grid bias technique to generate the shell model. According to the stress distribution of the model, an improved Poisson disk sampling technique is proposed to generate continuous density distribution points on the surface of the bias model. In the area with large stress, the distribution of points is dense, while in the area where the stress is small, the distribution of points is sparse. A "weak equilibrium" octree technique is proposed to divide the sampling points into space, and the body-centered cubic structure and Delaunay 3D algorithm are used to generate the tetrahedral grid model. In the tetrahedral mesh model, the volume of the tetrahedral element gradients from the outside to the interior, and the filling density is large in the weak part of the object. These element tetrahedral elements are used to generate frame-node structure directly. The proposed "weak equilibrium" lightweight scheme allows different densities to be generated in different parts of the model according to stress analysis, so as to obtain globally optimized filling.
【作者单位】: 南京航空航天大学机电学院;青岛海之子建筑工程有限公司;
【基金】:航空基金(20151652024) 江苏省科技支撑计划(BE 2014 009-3) 国家留学基金管理委员会公派出国留学(CSC 201506830043,201506835025)资助项目
【分类号】:TP391.73

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本文编号:2498521

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