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龍圖騰網(wǎng)獲悉中國民航大學(xué)申請的專利考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法獲國家發(fā)明授權(quán)專利權(quán)，本發(fā)明授權(quán)專利權(quán)由國家知識產(chǎn)權(quán)局授予，授權(quán)公告號為：CN115203994B 。

龍圖騰網(wǎng)通過國家知識產(chǎn)權(quán)局官網(wǎng)在2025-08-15發(fā)布的發(fā)明授權(quán)授權(quán)公告中獲悉：該發(fā)明授權(quán)的專利申請?zhí)?專利號為：202210566545.3，技術(shù)領(lǐng)域涉及：G06F30/23；該發(fā)明授權(quán)考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法是由鄒君;馮振宇;陳琨;解江;李玲玲;汪逸群;夏曉宇設(shè)計研發(fā)完成，并于2022-05-24向國家知識產(chǎn)權(quán)局提交的專利申請。

本考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法在說明書摘要公布了：一種考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法。其包括定義結(jié)構(gòu)懸空角臨界值等參數(shù)和建立優(yōu)化模型；線性密度過濾；采用體積守恒型Heaviside函數(shù)密度過濾；有限元、結(jié)構(gòu)柔度、體積和約束值分析；靈敏度分析，三角形指向性靈敏度過濾；采用優(yōu)化算法對優(yōu)化模型進行優(yōu)化求解；輸出拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，并給出打印方向等步驟。本發(fā)明基于變密度法方法框架，構(gòu)建了一個顯示且連續(xù)的結(jié)構(gòu)懸空角約束條件，該約束條件可自適應(yīng)地激活并收緊，優(yōu)化過程穩(wěn)定性更好。對設(shè)計區(qū)域采用矩形單元劃分成網(wǎng)絡(luò)，單元長寬比可進行調(diào)整，從而可適用于不同的結(jié)構(gòu)懸空角臨界值情形。適用于不同的結(jié)構(gòu)懸空角約束情形，同時結(jié)合打印方向設(shè)計可大幅減少結(jié)構(gòu)懸空角約束導(dǎo)致的性能損失。

本發(fā)明授權(quán)考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法在權(quán)利要求書中公布了：1.一種考慮增材制造不同懸空角約束和打印方向的拓?fù)鋬?yōu)化方法，其特征在于：所述拓?fù)鋬?yōu)化方法包括按順序進行的下列步驟： 1定義設(shè)計區(qū)域的幾何形狀、結(jié)構(gòu)懸空角臨界值、載荷和邊界條件，根據(jù)初始打印方向和結(jié)構(gòu)懸空角臨界值，采用矩形單元對設(shè)計區(qū)域進行網(wǎng)格劃分，然后基于SIMP方法框架定義設(shè)計變量、優(yōu)化目標(biāo)和約束條件，建立優(yōu)化模型，由此對單元密度、材料屬性、結(jié)構(gòu)材料體積約束、結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)、結(jié)構(gòu)懸空角約束值、優(yōu)化算法參數(shù)進行設(shè)置，并使結(jié)構(gòu)懸空角約束值的初始值較大以使其處于未激活狀態(tài)； 2對上述優(yōu)化模型中的單元密度進行線性密度過濾而得到單元中間密度； 3采用體積守恒型Heaviside函數(shù)對上述單元中間密度進行過濾而得到單元物理密度； 4在上述單元物理密度的基礎(chǔ)上進行有限元分析、體積約束和結(jié)構(gòu)懸空角約束響應(yīng)分析，得到結(jié)構(gòu)柔度、結(jié)構(gòu)材料總體積和結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值； 5對上述結(jié)構(gòu)柔度、結(jié)構(gòu)材料總體積和結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值進行靈敏度分析，并采用三角形指向性靈敏度過濾算子對結(jié)構(gòu)懸空角約束的靈敏度進行過濾； 6采用優(yōu)化算法對優(yōu)化模型進行優(yōu)化求解，若結(jié)構(gòu)懸空角約束未激活且結(jié)構(gòu)柔度趨于穩(wěn)定，將最優(yōu)打印方向設(shè)置為結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值最小的方向，再根據(jù)需求對網(wǎng)格進行重劃分，并激活結(jié)構(gòu)懸空角約束；否則，直接進入步驟7； 7更新單元密度和結(jié)構(gòu)懸空角約束值，并判斷是否收斂，若不收斂返回步驟2進行算法迭代，若收斂則優(yōu)化結(jié)束，最終輸出拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果，并給出打印方向； 在步驟4中，所述在單元物理密度的基礎(chǔ)上進行有限元分析、體積約束和結(jié)構(gòu)懸空角約束響應(yīng)分析，得到結(jié)構(gòu)柔度、結(jié)構(gòu)材料總體積和結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值的方法是： 基于單元物理密度進行有限元分析得到結(jié)構(gòu)柔度c，對單元物理密度求和得到結(jié)構(gòu)材料總體積V；計算結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值并將其作為結(jié)構(gòu)懸空角約束條件，所述結(jié)構(gòu)懸空角約束條件為結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值小于等于結(jié)構(gòu)懸空角約束值ε： 所述結(jié)構(gòu)懸空角約束函數(shù)的函數(shù)值采用如下公式進行計算： 其中Ae為單元面積，相同單元劃分下為固定的常數(shù)；ρi,j和分別為單元i,j密度及其下層3個支撐單元中的最大支撐單元密度，i和j分別為單元的行號和列號；參數(shù)k控制函數(shù)陡峭程度；參數(shù)α使函數(shù)通過偏移來避免密度漸變區(qū)域和近似誤差的影響； 所述最大支撐單元密度采用如下近似函數(shù)公式進行計算： 其中，參數(shù)pn用于控制近似函數(shù)的誤差。

如需購買、轉(zhuǎn)讓、實施、許可或投資類似專利技術(shù)，可聯(lián)系本專利的申請人或?qū)＠麢?quán)人中國民航大學(xué)，其通訊地址為：300300 天津市東麗區(qū)津北公路2898號；或者聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)官方客服，聯(lián)系龍圖騰網(wǎng)可撥打電話0551-65771310或微信搜索“龍圖騰網(wǎng)”。