一种面向弹性物体制造的逆向形状设计方法

摘要

本发明公开了一种面向弹性物体制造的逆向形状设计方法，包括以下步骤：由用户交互指定材料类型、目标形状和一组外力集合；基于实际制造物体的弹性变形特性，使用具有高度预测能力的超弹性材料模型作为物体变形的表征模型；基于渐近数值方法高效精准地求解高度非线性的逆向静力平衡方程，所得形状可在设定的外力条件下变形为用户设计的目标形状；基于核心算法的扩展，支持外力的交互式调整、多目标形状的逆向设计以及正向静力平衡问题的快速求解；使用快速成型等工艺手段制造出符合用户设计目标的实际物体。该方法无缝集成了形状设计和工艺制造，使得用户能够专注于目标形状的设计而不用担心弹性形变对最终产品外形的影响。

主权项

一种面向弹性物体制造的逆向形状设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)初始设计信息的输入：由用户交互指定材料类型、目标形状和一组外力集合；具体包括以下子步骤：(1.1)用户辅助交互，指定预先校准的材料类型或者直接给定材料参数，所述材料参数包括切变模量、体变模量、密度；(1.2)用户提供所需目标形状模型，以实现特定功能或视觉效果展示；(1.3)用户辅助交互，选择模型中特定部分，施加固定约束或者工作外力，调整外力的大小和方向；(2)超弹性材料模型的使用：基于实际制造物体的弹性变形特性，使用具有高度预测能力的超弹性材料模型作为物体变形的表征模型；(3)逆向静力平衡问题的求解：基于渐近数值方法高效精准地求解高度非线性的逆向静力平衡方程，所得形状可在设定的外力条件下变形为用户设计的目标形状；(4)逆向形状设计方法的扩展：基于核心算法的扩展，支持外力的交互式调整、多目标形状的逆向设计、以及正向静力平衡问题的快速求解；(5)逆向求解结果的制造：基于上述步骤求解所得形状，包括步骤(1)中所选材料类型或参数，使用快速成型工艺手段制造出符合用户设计目标的实际物体。