1.一种面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述面向增材制造的自支撑结构设计方法包括:
把增材制造材料的层叠关系转换为材料之间的支撑关系,定义设计密度与打印密度映射模型,实现自支撑结构的设计;
基于模型的设计密度与打印密度的映射关系,通过优化模型的灵敏度计算,确立相邻两层材料的材料支撑关系;
利用对打印密度的更新,并结合材料用量约束和目标函数,判断是否达到收敛条件,若达到,则此时所得的自支撑结构即为可制造的最优结构。
2.如权利要求1所述面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述建立打印密度与设计密度映射模型,构建可制造模型包括:ξ(i,j)=smin(ρ,Sα,Sγ),
3.如权利要求1所述面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述对构建的可制造模型进行计算包括:
其中:ρ为设计理论密度;smin(ρ,Sα,Sγ)为打印密度。
4.如权利要求1所述面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述进行模型优化如下:
5.如权利要求1所述面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述灵敏度计算公式如下:
6.如权利要求1所述面向增材制造的自支撑结构设计方法,其特征在于,所述对打印密度变量进行更新包括:
7.一种面向增材制造的自支撑结构设计系统,其特征在于,所述面向增材制造的自支撑结构设计系统包括:
预处理模块,用于优化模型定义,并进行网格划分与边界施加;
映射模型构建模块,用于建立打印密度与设计密度映射模型,构建可制造模型;
数据处理模块,用于对构建的可制造模型进行计算;
模型优化模块,用于进行模型优化;
灵敏度计算模块,用于进行灵敏度计算;
更新模块,用于对打印密度变量进行更新;
收敛判断模块,用于判断模型是否达到收敛条件;
模型输出模块,用于当达到收敛条件时输出自支撑。
8.一种计算机设备,其特征在于,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器存储有计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,使得所述处理器执行如下步骤:优化模型,并进行网格划分与边界施加;
建立打印密度与设计密度映射模型,构建可制造模型;
对构建的可制造模型进行计算;
进行模型优化以及灵敏度计算;并对打印密度变量进行更新;
判断是否达到收敛条件;若未达到,则返回构建可制造模型步骤;若达到,则此时的自支撑结构即为最优结构,将最优结构进行输出。
9.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时,使得所述处理器执行权利要求1~6任意一项所述面向增材制造的自支撑结构设计方法。
10.一种面向增材制造的自支撑结构,其特征在于,所述面向增材制造的自支撑结构通过权利要求1~6任意一项所述面向增材制造的自支撑结构设计方法设计而成。