(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210814411.9 (22)申请日 2022.07.12 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 白如清　梁冠　蒲华燕　赵晶雷　 易进　李雪平　元书进　罗均　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/16(2006.01) (54)发明名称 一种基于数据库的增材制造零件变形预测 和数值补偿方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于数据库的增材制造 零件变形预测和数值补偿方法。 首先， 通过数据 库对增材制造零件的待打印路径进行变形量预 测； 然后， 依据变形量预测值对原始几何模型进 行数值补偿； 最后， 补偿后的几何模型在待打印 路径下进行增材成型。 本发明包括的关键技术 有：①零件变形量数据库的建立与更新； ②待打 印路径节 点变形量权重系数的计算； ③待打印路 径节点变形量的预测； ④零件原始几何模型的同 比反向变形补偿。 本发明巧妙地通过零件变形量 数据库来预测待打印路径节点变形量， 通过同比 反向变形补偿法改变原始几何模型来提高零件 的成型精度。 权利要求书2页 说明书6页 附图5页 CN 115221700 A 2022.10.21 CN 115221700 A 1.一种基于数据库的增材制造零件变形 预测和数值补偿方法， 其特 征在于： (1)建立零件几何模型， 并对零件几何模型进行网格化， 模型 单元总数为H 。 (2)依据离散单元和离散精度得到每个节点编号Ni,i＝1,…,n和节点坐标D＝{ …,(xi， yi， zi),…},i＝1,…,n， 其中(xi， yi， zi)为i节点的坐标。 (3)零件变形量数据库的建立与更新。 ①随机生成m条打印路径， 初始化第k ＝1(k≤m)条路径。 ②计算节点应变量： 根据 热力耦合理论仿真分析(温度场数值模拟和应力场数值模拟) 第k条打印路径的增材制造过程进而获得所有节点的应变量ε＝{ ε1， ε2，…， εi，…， εn}， 其中 εi为i节点的总应 变量。 εi＝A‑1σi+α ΔTi 其中节点i的总 应变εi＝[εix εiy εiz εixy εixy εixz]T； 节点i的总应力σi＝[σix σiy σiz  σixy σixy σixz]T； 热膨胀系数α ＝[αx αy αz 0 0 0]T； E、 ν、 G分别为杨氏模量、 泊松比、 剪切模 量。 ③计算节点变形量： 根据步骤 ②中节点应变量推导得到节点变形量Sk＝{sk 1， sk 2，…， sk i，…， sk n}， 其中sk i为路径k下i节点的变形量， 变形量si定义如下： sk i＝(sk xi， sk yi， sk zi) sk xi， sk yi， sk zi为路径k下i节点在x， y， z方向的变形量， 其中i ＝1,…,n。 ④更新数据库： 将路径k对应的节点变形量更新到数据库中。 ⑤判断k是否小于等于m， 若是则令k ＝k+1， 再重复步骤 ②‑④， 若不是则进入步骤(4)。 (4)待打印路径节点变形量权重系数的计算： 初始化匹配权重系数wk＝0(k＝1, …,m； k 代表数据库中的第k条打印路径)。 依次判断待打印路径的第T(T＝1, …,H‑1)步与数据库中 的每一条路径的第T步是否相等， 如果相等则令wk＝wk+1。 (5)待打印路径节点变形量的预测： 待打印路径节点变形量的预测值s* i,i＝1,…,n， 即 为数据库中所有路径下该节点的变形量与匹配权重系数乘积之和与所有权重系数之和的 比值。 其中待打印路径 节点变形量的预测值s* i定义如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115221700 A 2其中wk表示数据库中的第k条打印路径所对应的匹配权重系数； sk xi， sk yi， sk zi为数据库 中第k条路径下i节点在x， y， z方向的变形量。 (6)零件原始几何模型的同比反向变形补偿： 更新每个节点坐标， 将步骤(5)中待打印 路径每个节 点的变形量沿反向 ×(‑1)并与步骤(2)中的节 点坐标相加从而 得到每个节 点的 新坐标即重构节点坐标D'， 扫掠重构节点坐标获得重构模型。 其中重构节点坐标D'被定义 为： D′＝D‑S* 即： D′＝{…,(xi， yi， zi),…}‑{…,(s* xi， s* yi， s* zi),…} ＝{…,(xi‑s* xi， yi‑s* yi， zi‑s* zi),…} 2.如权利要求1所述的一种基于数据库的增材制造零件变形预测和数值补偿方法， 其 特征在于， 在步骤(1)中， 建立 零件几何模型并进行网格划分， 简便 了后续计算。 3.如权利要求1所述的一种基于数据库的增材制造零件变形预测和数值补偿方法， 其 特征在于， 在步骤(2)中， 获取每 个节点的信息 。 4.如权利要求1所述的一种基于数据库的增材制造零件变形预测和数值补偿方法， 其 特征在于， 在步骤(3)中， 建立与更新数据库， 为预测节点变形量 提供了数据来源。 5.如权利要求1所述的一种基于数据库的增材制造零件变形预测和数值补偿方法， 其 特征在于， 在步骤(4)、 (5)中， 对待打印路径进行了节点变形量的预测， 为后续同比反向变 形补偿零件初始几何模型获得重构模型奠定 了基础。 6.如权利要求1所述的一种基于数据库的增材制造零件变形预测和数值补偿方法， 其 特征在于， 在步骤(6)中， 通过同比反向变形补偿得到重构节点坐标， 扫掠重构节点坐标获 得重构模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115221700 A 3