功能梯度材料零件的CAD建模與分層研究.pdf

1、利用快速成形技術(shù)制造功能梯度材料零件是當(dāng)前的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。功能梯度材料零件建模和分層算法設(shè)計(jì),是解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。從CAD和CAM的角度來(lái)說(shuō),功能梯度材料零件模型是輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);分層算法是計(jì)算過(guò)程,包括基于幾何特征的層厚計(jì)算,基于材料特征的層厚計(jì)算,層片輪廓計(jì)算以及層片材料分布信息計(jì)算。因此功能梯度材料零件建模和分層算法設(shè)計(jì)是緊密聯(lián)系的,需要系統(tǒng)分析。
　　本文首先分析幾種功能梯度材料零件建模方法的特點(diǎn),提出一種基于材料

2、空間的功能梯度材料零件建模方法,通過(guò)引入形式功能參數(shù)r,用于材料空間分布函數(shù)間接構(gòu)造,并將真空作為特殊材料引入,用于材料微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)一些二維平面特例進(jìn)行分析,證明此方法是可行的。此模型作為分層算法輸入的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然后根據(jù)快速成形技術(shù)的特點(diǎn),提出一種基于制造的功能梯度材料零件CAD模型,層片輪廓采用PIC(Picture,簡(jiǎn)稱PIC)格式存儲(chǔ);層片材料信息采用四叉樹(shù)和線性表存儲(chǔ),而且材料信息精度可調(diào),存儲(chǔ)空間大小可優(yōu)化。此模型作為

3、分層算法輸出的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
　　在建立了分層算法的輸入輸出數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,本文接著分析了頂尖高度法和相鄰截面面積變化率法兩種典型的層片厚度計(jì)算方法的特點(diǎn),根據(jù)光滑曲線可由其上切線包絡(luò)的原理,利用定長(zhǎng)切線計(jì)算層片厚度,降低計(jì)算復(fù)雜度,提高計(jì)算精度;對(duì)于層片輪廓計(jì)算,采用通常的算法。從而實(shí)現(xiàn)一種基于幾何特征自適應(yīng)分層的新方法,通過(guò)實(shí)例證明了此方法的正確性和可行性。最后本文采用不符合要求的采樣點(diǎn)占總采樣點(diǎn)百分比λ作為判定依據(jù),以此計(jì)算基