(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 202210903604.1 (22)申请日 2022.07.29 (71)申请人 吉林大学 地址 130012 吉林省长 春市前进大街269 9 号 (72)发明人 郑少鹏　张志辉　张宝玉　张鑫淼　 焦梦阳　滕尽泽　 (74)专利代理 机构 安徽潍达知识产权代理事务 所(普通合伙) 3416 6 专利代理师 王君安 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 113/10(2020.01) (54)发明名称 一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建 模系统及方法 (57)摘要 一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建 模系统及方法： 涉及增材制造技术领域， 包括采 集仿生产品的CAD设计方案， 获取增材制造打印 参数， 生成增材制造产品结构内部节点， 并划分 网格， 构建有限元结构 模型， 获取刚度矩阵、 质量 矩阵、 单元节点编号和节点位置信息； 生成用于 反应仿生产品强度、 刚度属性的待识别参数； 按 单元节点编号由小到大的方式， 对待识别参数进 行组装， 赋予节点位置信息， 生成用于优化增材 制造的优化参数变量； 基于数字孪生模型， 依据 优化参数变量， 构建用于增材制造的仿生产品模 型。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 114970292 A 2022.08.30 CN 114970292 A 1.一种数字 孪生驱动增材制造的仿生产品建模系统， 其特 征在于： 包括 数据处理模块， 用于根据仿生产品的CAD设计方案， 获取增材制造打印参数， 生成增材 制造产品结构内部节点， 并划分网格， 构建用于表征仿生产品的有限元 结构模型； 信息采集模块， 用于提取有限元结构模型的结构单元矩阵及节点信 息， 其中， 结构单元 矩阵包括刚度矩阵、 质量矩阵， 节点信息包括单 元节点编号和节点 位置信息； 信息处理模块， 用于根据刚度矩阵、 质量矩阵， 生成用于反应任意复杂结构仿生产品强 度、 刚度属性的待识别参数； 变量提取模块， 用于按单元节点编号由小到大的方式， 对待识别参数进行组装， 赋予节 点位置信息， 并利用数据压缩技 术， 生成用于优化增材制造的优化 参数变量； 产品建模模块， 用于基于数字孪生模型， 依据优化参数变量， 构建用于增材制造的仿生 产品模型， 其中， 仿生产品模型用于： 对基于节 点位置信息的用于增材制造的物理参数根据 优化参数变量进行动态更新。 2.根据权利要求1所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模系统， 其特征在 于： 还包括数据采集模块和信息更新模块； 数据采集模块用于采集物理参数； 信息更新模块用于根据优化参数变量对物 理参数进行动态更新， 或根据物理参数对优 化参数变量进行动态更新。 3.一种数字 孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特 征在于： 包括以下步骤： S1， 采集仿生产品的CAD设计方案， 获取增材制造打印参数， 生成增材制造产品结构内 部节点， 并划分网格， 构建用于表征仿生产品的有限元 结构模型； S2， 提取有限元结构模型的结构单元矩阵及节点信 息， 其中， 结构单元矩阵包括刚度矩 阵、 质量矩阵， 节点信息包括单 元节点编号和节点 位置信息； S3， 根据刚度矩阵、 质量矩阵， 生成用于反应任意复杂结构仿生产品强度、 刚度属性的 待识别参数； S4， 按单元节点编号由小到大的方式， 对待识别参数进行组装， 赋予节点位置信息， 并 利用数据压缩技 术， 生成用于优化增材制造的优化 参数变量； S5， 基于数字孪生模型， 依据优化参数变量， 构 建用于增材制造的仿生产品模型， 其中， 仿生产品模型用于： 对基于节点位置信息的用于增材制造的物理参数根据优化参数变量进 行动态更新。 4.根据权利要求3所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特征在 于： 所述S1中， 在构建有限元结构模型的过程中， 根据增材制造过程的扫描路径、 打印层厚 由下而上， 逐层均匀 划分网格。 5.根据权利要求3所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特征在 于： 所述S 3中， 在生成用于反应任意复杂结构 仿生产品强度、 刚度属性的待识别参数的过程 中， 根据强度属性、 刚度属性生成弹性模量， 将弹性模量作为反应仿生产品特性的待识别参 数。 6.根据权利要求3所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特征在 于： 所述S4中， 在生成用于优化增材制造的优化参数变量的过程中， 构建用于优化优化参数 变量的目标函数， 通过有限元计算， 获取响应及优化所需样本信息， 生成优化 参数变量。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114970292 A 27.根据权利要求3所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特征在 于： 所述S5中， 在构建仿生产品模型的过程中， 基于广义移动渐进理论， 完成对优化参数变 量的识别， 构建仿生产品模型。 8.根据权利要求3所述的一种数字孪生驱动增材制造的仿生产品建模方法， 其特征在 于： 所述S5中， 在对物理参数进行动态更新的过程中， 采集物理参数对应的节点位置信息， 获取节点 位置信息对应的待识别参数； 根据待识别参数， 调整 有限元结构模型， 对 优化参数变量进行动态更新。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114970292 A 3