本發(fā)明涉及三維(3d)模型輔助設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法和裝置。

背景技術(shù)：

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(cad)以及自動控制制造設(shè)備(例如自控機(jī)床、3d打印機(jī)等)的使用大大改善了產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和制造。在利用cad工具設(shè)計(jì)出3d模型后，在將該3d模型投入生產(chǎn)之前，可以對其機(jī)械性能進(jìn)行校驗(yàn)，以確保制造的產(chǎn)品具備需要的機(jī)械性能。

機(jī)械性能校驗(yàn)工具可以通過針對3d模型仿真各種可能的狀態(tài)，例如運(yùn)動、碰撞、受壓狀態(tài)等，來檢驗(yàn)該3d模型的機(jī)械性能。而機(jī)械性能的仿真結(jié)果又能幫助改進(jìn)3d模型的設(shè)計(jì)。因此，機(jī)械性能校驗(yàn)的準(zhǔn)確性對于3d模型設(shè)計(jì)而言是至關(guān)重要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的的方法和裝置，其能夠幫助改進(jìn)針對3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法，包括：對基于所述3d模型的制造過程進(jìn)行仿真，以生成要基于所述3d模型制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)；以及輸出所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)，以用于基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)執(zhí)行對于所述3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

針對3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)過程中，通常假定3d模型所代表的產(chǎn)品的力學(xué)狀態(tài)和材料屬性是均勻的或恒定的。發(fā)明人認(rèn)識到在基于3d模型的制造過程中，有可能使產(chǎn)品的力學(xué)狀態(tài)和材料屬性發(fā)生變化，從而通過采用上述方法，通過仿真估計(jì)制造過程中發(fā)生變化的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性并將上述變化反映在3d模型的機(jī)械校驗(yàn)過程中，從而能夠改進(jìn)機(jī)械校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立用于執(zhí)行所述機(jī)械性能校驗(yàn)的模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：利用所述模型執(zhí)行對于所述3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法中，所述3d模型包括第一cad模型，其中，基于所述第一cad模型、3d打印機(jī)的配置參數(shù)以及打印材料的屬性，對基于所述第一cad模型的3d打印過程進(jìn)行仿真，以生成第二cad模型以及所述第二cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：基于所述第一cad模型以及所述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析(fea)模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：基于所述第二cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；計(jì)算所述第三cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的部分的等效密度；基于所述第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；基于所述第三cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；計(jì)算所述第二cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的各個部分的孔隙分布密度；針對所述各個部分中具有大于閾值的孔隙分布密度的部分，計(jì)算該部分的等效密度；基于所述第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述方法還包括：利用所述有限元分析模型執(zhí)行用于機(jī)械性能校驗(yàn)的仿真。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置，包括： 仿真模塊，用于對基于所述3d模型的制造過程進(jìn)行仿真，以生成要基于所述3d模型制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)；以及輸出模塊，用于輸出所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)，以用于基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)執(zhí)行對于所述3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述裝置還包括：建模模塊，用于基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立用于執(zhí)行所述機(jī)械性能校驗(yàn)的模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，上述裝置還包括：機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K，用于利用所述模型執(zhí)行對于所述3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述3d模型包括第一cad模型，所述仿真模塊基于所述第一cad模型、3d打印機(jī)的配置參數(shù)以及打印材料的屬性，對基于所述第一cad模型的3d打印過程進(jìn)行仿真，以生成第二cad模型以及所述第二cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述建模模塊用于基于所述第一cad模型以及所述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述建模模塊用于基于所述第二cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述建模模塊用于判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；計(jì)算所述第三cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的部分的等效密度；基于所述第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述建模模塊用于判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；基于所述第三cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述建模模塊用于判斷所述第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值；在所述第二cad模型中去除被 判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型；計(jì)算所述第二cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的各個部分的孔隙分布密度；針對所述各個部分中具有大于閾值的孔隙分布密度的部分，計(jì)算該部分的等效密度；基于所述第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

按照本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述機(jī)械仿真模塊利用所述有限元分析模型執(zhí)行用于機(jī)械性能校驗(yàn)的仿真。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置，包括：存儲器以及與所述存儲器耦合的處理器，所述處理器用于執(zhí)行上述方法的任意一個所包括的操作。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種機(jī)器可讀介質(zhì)產(chǎn)品，其上存儲有可執(zhí)行指令，當(dāng)該可執(zhí)行指令被執(zhí)行時，使得機(jī)器執(zhí)行上述方法的任意一個所包括的操作。

按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于3d模型的設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，包括：用于生成3d模型的cad模塊，以及上述裝置中的的任意一個。

從以上的描述可以看出，本發(fā)明實(shí)施例在針對3d模型做機(jī)械性能校驗(yàn)之前估計(jì)制造過程對制造材料的力學(xué)狀態(tài)和材料屬性所產(chǎn)生的影響，以在機(jī)械性能校驗(yàn)中考慮制造材料的力學(xué)狀態(tài)和材料屬性由于制造過程所發(fā)生的變化，從而與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實(shí)施例能夠幫助改進(jìn)機(jī)械性能校驗(yàn)的準(zhǔn)確性。

附圖說明

本發(fā)明的其它特征、特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)和益處通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見。

圖1示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的3d模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的示意圖。

圖2示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法的流程圖。

圖3示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法中的有限元分析建模過程的流程圖。

圖4示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置的示意圖。

圖5示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法的示意圖。

圖6示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面，將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的各個實(shí)施例。在下面的描述中，為便于解釋，給出了大量具體細(xì)節(jié)，以便提供對一個或多個實(shí)施例的全面理解。然而，很明顯，也可以不用這些細(xì)節(jié)來實(shí)現(xiàn)所述實(shí)施例。在其它例子中，以方框圖形式示出結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以便于描述一個或多個實(shí)施例。

圖1示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的3d模型設(shè)計(jì)系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，系統(tǒng)10包括3d模型設(shè)計(jì)模塊120、仿真模塊140、建模模塊160和機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K180。例如，3d模型設(shè)計(jì)模塊120可以是cad模塊，用于生成cad模型，仿真模塊140可以是3d打印仿真模塊，用于基于cad模型對3d打印過程進(jìn)行仿真，以估計(jì)或生成要制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)，以及生成代表要制造的產(chǎn)品的cad模型，建模模塊160可以是有限元分析建模模塊，用于基于仿真模塊140生成的數(shù)據(jù)建立有限元分析模型，以使得機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K180利用該有限元分析模型來校驗(yàn)該cad模型的機(jī)械性能。

圖2示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法的流程圖。下面結(jié)合圖1和圖2來描述該方法20。雖然為了使說明簡單而將該方法示出并描述為一系列的操作，但是應(yīng)該理解和明白的是，該方法并不受操作順序的限制，因?yàn)?，依照一個或多個實(shí)施例，一些操作可以按不同順序發(fā)生和/或與本申請中示出和描述的其它操作同時發(fā)生。此外，應(yīng)該理解，本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)并不需要包含所有描述的操作。

如圖2所示，在步驟s202，通過cad模塊120生成3dcad模型。

在步驟s206，3d打印仿真模塊140接收所生成的cad模型。3d打印仿真模塊140還可以接收要采用的3d打印機(jī)的配置參數(shù)和要采用的打印材料的屬性參數(shù)。

作為示例而非限制本發(fā)明的范圍，3d打印機(jī)的配置參數(shù)可以包括硬件配置和軟件配置，例如噴嘴形狀和大小、打印速度、熔化溫度和速度等。作 為示例而非限制本發(fā)明的范圍，打印材料的屬性參數(shù)可以包括材料本身屬性和耗材的規(guī)格形狀，例如熱傳導(dǎo)系數(shù)、比熱、密度、線膨脹系數(shù)、彈性模量、切變模量、泊松比，耗材尺寸等。這里，“耗材”指的是打印時使用的具有特定的形狀、大小的由特定材料形成的原料，術(shù)語材料和耗材通常是可以互換使用的，只是在材料特指其是形成耗材的物質(zhì)的物理屬性的時候，材料和耗材的含義有區(qū)別，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，在特定的語境下，能夠清楚地理解材料和耗材表示的含義相同還是不同。

在步驟s210，3d打印仿真模塊140基于所接收的cad模型、3d打印機(jī)的配置參數(shù)以及打印材料的屬性參數(shù)，對基于該cad模型的3d打印過程進(jìn)行仿真，以生成仿真的cad模型，以及該仿真的cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。為了表述的簡便將該通過仿真得到的更新的cad模型簡稱為仿真的cad模型。該仿真的cad模型可以表示要按照所接收的cad模型通過3d打印得到的產(chǎn)品。例如，上述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)可以是要打印的產(chǎn)品的不同位置處的殘余應(yīng)力和/或材料孔隙的分布數(shù)據(jù)。相應(yīng)地，與原始接收的cad模型相比，該仿真的cad模型包含了3d打印過程中產(chǎn)生的材料孔隙。

作為示例而非限制本發(fā)明的范圍，3d打印仿真模塊140通過模擬大量微小顆粒材料的熔融、沉積、固化以及冷卻的過程來仿真3d打印過程。例如，可以通過以下方式來實(shí)現(xiàn)3d打印仿真：建立3d打印過程的物理模型；確定初始條件和邊界條件，例如材料的初始溫度，環(huán)境溫度等；確定離散方法，例如網(wǎng)格劃分，單元類型選擇等；編寫程序代碼，或者在計(jì)算軟件中建立模型；運(yùn)行程序代碼或者計(jì)算軟件求解得到仿真結(jié)果。上述熔融、沉積、固化以及冷卻過程的物理模型的建立中，可以通過選擇合適的簡化假設(shè)和近似方法，對其中的某些過程作簡化計(jì)算，例如使用經(jīng)驗(yàn)公式或?qū)嶒?yàn)數(shù)據(jù)替代直接模擬，比如對顆粒沉積的形狀作簡化處理，對沉積后的溫度分布作簡化處理。無論采用何種方式實(shí)現(xiàn)3d打印過程的仿真，均能夠適用于本發(fā)明的技術(shù)方案。

在步驟s214，3d打印仿真模塊140輸出生成的仿真結(jié)果，該仿真結(jié)果可以包括上述仿真的cad模型，以及該仿真的cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。

在步驟s218，有限元分析建模模塊160基于3d打印的仿真結(jié)果生成有限元分析模型。具體地，有限元分析建模模塊160可以基于上述仿真的cad模型建立有限元分析模型。由于該仿真的cad模型反映了3d打印過程中產(chǎn)生的材料孔隙，因此所建立的有限元分析模型能夠更加準(zhǔn)確的描述要生產(chǎn)的產(chǎn)品的狀態(tài)，從而改進(jìn)機(jī)械性能校驗(yàn)的精度。有限元分析建模模塊160除了可以基于上述仿真的cad模型之外還可選地可以基于所接收的殘余應(yīng)力的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。例如，有限元分析建模模塊160可以通過基于所生成的殘余應(yīng)力的分布數(shù)據(jù)指定有限元分析模型中的不同節(jié)點(diǎn)上的殘余應(yīng)力的值來建立有限元分析模型。通過在有限元分析模型中描述該殘余應(yīng)力能夠更加準(zhǔn)確的描述要生產(chǎn)的產(chǎn)品的狀態(tài)。作為示例而非限制本發(fā)明的范圍，有限元分析建模模塊可以創(chuàng)建需要測試的針對cad模型的物理過程的模型，比如，針對cad模型的運(yùn)動、碰撞、受壓的物理過程的有限元分析模型。

在步驟s222，機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K180利用所創(chuàng)建的有限元分析模型執(zhí)行針對cad模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的仿真。

其他變型

在圖2所示實(shí)施例的建模步驟s218中，如上所述，基于仿真的cad模型，以及可選地還可以基于殘余應(yīng)力的分布來建立有限元分析模型。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該建模操作還可以其他方式來實(shí)現(xiàn)。

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施例的建模過程30，該建模過程30可以用在圖2所示方法的建模步驟s218中。

如圖所示，在步驟s302，建模模塊160可以判斷所接收的仿真的cad模型中的孔隙的大小是否小于閾值。例如，該閾值可以是cad模型代表的產(chǎn)品的特征尺寸的1％。該閾值也可以根據(jù)不同的情況選擇不同的值，例如其他的百分比值。

當(dāng)判斷該孔隙小于閾值時，如圖3中的標(biāo)號“y”所示，在步驟s306，建模模塊160可以從該仿真的cad模型中去除該孔隙，以更新該cad模型。然后處理進(jìn)行到步驟s310。

當(dāng)判斷該孔隙不小于閾值時，如圖3中的標(biāo)號“n”所示，處理進(jìn)行到步驟s310。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然關(guān)于步驟s302描述的條件為是否“該孔隙小于閾值”，然而該條件包含了等效的條件，即是否“該孔隙小于等于閾值”。

在步驟s310，建模模塊160判斷是否完成cad模型的更新。如果判斷為更新還沒有完畢，如圖3中的標(biāo)號“n”所示，則回到步驟s302，繼續(xù)對下一個孔隙進(jìn)行操作。例如，在一種配置中，建模模塊需要檢驗(yàn)該仿真的cad模型中的所有的孔隙，在另一種配置中，建模模塊只需要檢驗(yàn)該仿真的cad模型中的一部分孔隙，當(dāng)對需要檢驗(yàn)的最后一個孔隙的操作完成后，步驟s310中判斷為更新完成，如圖3中的標(biāo)號“y”所示，從而得到更新的cad模型。

在步驟s314，建模模塊160計(jì)算該更新的cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的部分的等效密度。例如，建模模塊160可以根據(jù)所接收的材料孔隙的分布數(shù)據(jù)來計(jì)算該等效密度。

在步驟s318，建模模塊160基于該更新的cad模型和該等效密度來建立有限元分析模型。例如，有限元分析建模模塊160可以通過基于該等效密度的分布數(shù)據(jù)指定基于該更新的cad模型建立的有限元分析模型中的不同節(jié)點(diǎn)上的等效密度的值來建立有限元分析模型。

有限元分析建模模塊160除了可以基于上述更新的cad模型和等效密度之外還可選地可以基于所接收的殘余應(yīng)力的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。例如，有限元分析建模模塊160可以通過基于所生成的殘余應(yīng)力的分布數(shù)據(jù)指定有限元分析模型中的不同節(jié)點(diǎn)上的殘余應(yīng)力的值來建立有限元分析模型。

在圖3所示的實(shí)施例中，對于小于閾值的小孔隙，能夠利用等效密度來有效地模仿這些小孔隙對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的影響，而對于大于閾值的大孔隙，由于其對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)影響更大，利用等效密度有時候難以準(zhǔn)確地模仿這些大孔隙對產(chǎn)品性能的影響。通過利用等效密度替代cad模型中小于閾值的孔隙，能夠有效地降低有限元分析建模以及后續(xù)的機(jī)械性能仿真過程的計(jì)算量。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然在關(guān)于圖3的描述中描述了由建模模塊160執(zhí)行圖3的各個步驟，但是也可以采用其他的實(shí)施方式，例如，可以存在一個模型更新模塊，其用于執(zhí)行圖3的步驟s302到s314，并且該模型更 新模塊可以位于仿真模塊140中，也可以位于建模模塊160中，也可以位于仿真模塊140和建模模塊160之外作為獨(dú)立的模塊存在。為了描述的簡潔，沒有在圖中描述該模型更新模塊。

其他變型

在圖3所示的實(shí)施例的一種變型的實(shí)施方式中，可以不執(zhí)行步驟s314的操作，即，在從仿真的cad模型中去除至少一部分小孔隙從而得到更新的cad模型之后，忽略該小孔隙的影響而直接利用該更新的cad模型在步驟s318中建立有限元分析模型。

其他變型

在圖3所示的實(shí)施例的另一種變型的實(shí)施方式中，還可以進(jìn)一步考慮被去除的小孔隙在cad模型的某些部分中的分布密度。例如，當(dāng)仿真的cad模型的某個部分中的小孔隙分布稀疏時，可以直接忽略去除該部分中小孔隙的影響，而當(dāng)仿真的cad模型的某個部分中的小孔隙分布密集時，可以計(jì)算該部分的等效密度。

具體地，在步驟s314之前，可以計(jì)算仿真的cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的各個部分的孔隙分布密度，并且判斷各個部分的孔隙分布密度是否大于閾值。然后在步驟s314中，僅針對該各個部分中具有大于閾值的孔隙分布密度的部分，計(jì)算該部分的等效密度。

作為示例，可以采用孔隙率來表示cad模型中某個部分的孔隙分布密度，例如，孔隙率可以計(jì)算為單位體積內(nèi)的孔隙體積，即，該部分中的孔隙的總體積與該部分的體積的比值。應(yīng)該理解，可以采用各種精確的或近似的算法計(jì)算孔隙的體積。例如，當(dāng)孔隙率小于閾值1％時，可以認(rèn)為孔隙分布稀疏，從而不計(jì)算相應(yīng)部分的等效密度，而當(dāng)孔隙率大于閾值1％時，可以認(rèn)為孔隙分布密集，從而計(jì)算相應(yīng)部分的等效密度。該閾值也可以根據(jù)不同的情況選擇不同的值，例如其他的百分比值。也可以采用其他適當(dāng)?shù)姆绞絹肀硎究紫斗植济芏?，例如單位體積內(nèi)包含的孔隙數(shù)量。無論采用何種方式表示孔隙分布密度，都適用于本實(shí)施例的技術(shù)方案。

其他變型

上文中結(jié)合圖2所示實(shí)施例的建模步驟s218以及圖3所示的建模過程30描述了建模操作，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，該建模操作還可以其他方式來實(shí) 現(xiàn)。

參見圖2，在步驟s218中，建模模塊160可以基于3d打印仿真模塊140接收的原始的cad模型以及作為仿真結(jié)果的上述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。例如，有限元分析建模模塊160可以通過基于所接收的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)指定基于原始cad模型建立的有限元分析模型中的不同節(jié)點(diǎn)上的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的值來建立有限元分析模型。

其他變型

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，雖然在上面的實(shí)施例中以3d打印過程為例描述了技術(shù)方案，但是所提出的技術(shù)方案也適用于其他自動化設(shè)備的制造過程，例如，具有自動控制焊接的自動化制造過程。對于這樣的自動化制造過程，也可以采用cad模塊120生成3d模型，采用與3d打印仿真模塊140類似的仿真模塊來仿真自控機(jī)床基于該3d模型的制造過程，以及相應(yīng)的生成要基于該3d模型制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)以及仿真的3d模型，并基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)以及/或者仿真的3d模型執(zhí)行對于該3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

雖然上述實(shí)施例中描述了在步驟s206中3d打印仿真模塊140接收cad模型，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在一個實(shí)施例中，在步驟s206中，3d打印仿真模塊140可以接收基于該cad模型生成的3d打印機(jī)可執(zhí)行代碼，例如稱為g代碼的代碼，該代碼用于控制3d打印機(jī)的操作來生成對應(yīng)于cad模型的產(chǎn)品。相應(yīng)地，3d打印仿真模塊140通過模擬g代碼的執(zhí)行來實(shí)現(xiàn)3d打印仿真。在另一個實(shí)施例中，在步驟s206中，3d打印仿真模塊140可以包含代碼生成模塊，用于基于接收的cad模型生成的該3d打印機(jī)可執(zhí)行代碼。在另一實(shí)施例中，在步驟s206中，3d打印仿真模塊140還可以直接接收基于cad模型生成的3d打印機(jī)可執(zhí)行代碼，所接收的3d打印機(jī)可執(zhí)行代碼也可以代表相應(yīng)的cad模型。而無論采用何種方式，3d打印仿真歸根結(jié)底是基于cad模型來實(shí)現(xiàn)的。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然圖1所示的實(shí)施例包括了cad模塊120、3d打印仿真模塊140、有限元分析建模模塊160和機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K180，這些模塊構(gòu)成了整個cad設(shè)計(jì)系統(tǒng)10，然而這些模塊中的任何一個模塊都能夠 實(shí)現(xiàn)為一個獨(dú)立的產(chǎn)品，或者這些模塊中的一些模塊或全部模塊也能夠?qū)崿F(xiàn)為一個獨(dú)立的產(chǎn)品。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，圖1所示的仿真模塊140可以單獨(dú)實(shí)現(xiàn)為按照本發(fā)明一個實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置，例如圖4所示的裝置40，該裝置40包括：仿真模塊420，用于對基于3d模型的制造過程進(jìn)行仿真，以生成要基于該3d模型制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)；以及輸出模塊460，用于輸出所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)，以用于基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)執(zhí)行對于該3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，圖1所示的仿真模塊140和建模模塊160可以實(shí)現(xiàn)為按照本發(fā)明一個實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置，其中該建模模塊用于基于仿真模塊所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立用于執(zhí)行所述機(jī)械性能校驗(yàn)的模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，圖1所示的仿真模塊140、建模模塊160和機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K180可以實(shí)現(xiàn)為按照本發(fā)明一個實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置，其中該機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K用于利用建模模塊生成的模型執(zhí)行對于該3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，所述3d模型包括第一cad模型，在上述用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置中，仿真模塊基于第一cad模型、3d打印機(jī)的配置參數(shù)以及打印材料的屬性，對基于第一cad模型的3d打印過程進(jìn)行仿真，以生成仿真的第二cad模型以及第二cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，建模模塊基于第一cad模型以及所述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，建模模塊基于第二cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，建模模塊判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成更新的第三cad模型，計(jì)算第三cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的部分的等效密度，并且基于第三cad模型和所述等效密度的組合和/或 所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，建模模塊判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型，并且基于第三cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，建模模塊判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型，計(jì)算第二cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的各個部分的孔隙分布密度，針對所述各個部分中具有大于閾值的孔隙分布密度的部分，計(jì)算該部分的等效密度，并且基于第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，機(jī)械校驗(yàn)?zāi)K利用所建立的有限元分析模型執(zhí)行用于機(jī)械性能校驗(yàn)的仿真。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，上述力學(xué)狀態(tài)包括殘余應(yīng)力，上述材料屬性包括材料孔隙。

本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，雖然圖2所示的實(shí)施例描述了一系列的操作，但是不需要所有這些操作來實(shí)現(xiàn)一個獨(dú)立的方法，而是僅需要這些操作中的一部分操作能夠?qū)崿F(xiàn)為一個獨(dú)立的方法。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，圖2的步驟s210和步驟s214可以實(shí)現(xiàn)為按照本發(fā)明實(shí)施例的一種用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的方法，如圖5的方法流程圖所示，該方法50包括：在步驟s510，對基于3d模型的制造過程進(jìn)行仿真，以生成要基于該3d模型制造的產(chǎn)品的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。在步驟s520，輸出所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)，以用于基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)執(zhí)行對于該3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：基于所生成的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立用于執(zhí)行機(jī)械性能校驗(yàn)的模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：利用上述模型執(zhí)行對于該3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：基于作為該3d模型的第 一cad模型、3d打印機(jī)的配置參數(shù)以及打印材料的屬性，對基于第一cad模型的3d打印過程進(jìn)行仿真，以生成仿真的第二cad模型以及第二cad模型的不同位置處的力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：基于第一cad模型以及所述力學(xué)狀態(tài)和/或材料屬性的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：基于第二cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成更新的第三cad模型，計(jì)算第三cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的部分的等效密度，基于第三cad模型和該等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型，并且基于第三cad模型和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：判斷第二cad模型中的至少一部分孔隙的大小是否小于閾值，在第二cad模型中去除被判斷為小于閾值的孔隙，以生成第三cad模型，計(jì)算第二cad模型中與被去除的孔隙對應(yīng)的各個部分的孔隙分布密度，針對所述各個部分中具有大于閾值的孔隙分布密度的部分，計(jì)算該部分的等效密度，并且基于第三cad模型和所述等效密度的組合和/或所述力學(xué)狀態(tài)的分布數(shù)據(jù)來建立有限元分析模型。

在一種具體實(shí)現(xiàn)方式中，方法50還可以包括：利用所建立的有限元分析模型執(zhí)行用于機(jī)械性能校驗(yàn)的仿真。

現(xiàn)在參見圖6，其示出了按照本發(fā)明一個實(shí)施例的用于3d模型的機(jī)械性能校驗(yàn)的裝置的示意圖。

如圖6所示，裝置60可以包括用于存儲可執(zhí)行指令的存儲器610和與存儲器610連接的處理器620，其中，處理器620用于執(zhí)行圖2、3和5所示的方法或過程20、30和50的各個步驟所執(zhí)行的操作。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括機(jī)器可讀介質(zhì)，該 機(jī)器可讀介質(zhì)上存儲可執(zhí)行指令，當(dāng)該可執(zhí)行指令被執(zhí)行時，使得機(jī)器實(shí)現(xiàn)圖2、3和5所示的方法或過程20、30和50的各個步驟所執(zhí)行的操作。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，上面公開的各個實(shí)施例可以在不偏離發(fā)明實(shí)質(zhì)的情況下做出各種變形和修改。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)由所附的權(quán)利要求書來限定。