CN106442407B - 一种增材制造产品的可靠性验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增材制造产品的可靠性验证方法。所述方法包括：根据所述增材制造产品的数据形成对应的光弹实验产品；对所述光弹实验产品进行光弹实验，获得所述光弹实验产品的可靠性；根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性。本发明实施例提供的技术方案，通过根据增材制造产品的数据形成对应的光弹实验产品，对光弹实验产品进行光弹实验，获得光弹实验产品的可靠性，并根据光弹实验产品的可靠性反推增材制造产品的可靠性，达到了在不损坏增材制造产品的前提下验证增材制造产品可靠性的有益效果。
Description
技术领域
本发明实施例涉及增材制造技术，尤其涉及一种增材制造产品的可靠性验证方法。
背景技术
增材制造技术不需要传统的刀具和夹具以及多道加工工序，可在一台设备上快速精密地制造出任意复杂形状的零件，解决了复杂结构零件成形难的问题，缩短了加工周期，被逐渐应用于产品制造业。
采用增材制造技术形成的产品需要在投入使用前进行可靠性验证，现有技术中使用的验证方法为：将增材制造产品沿特定截面截断，暴露出内部结构，然后对内部结构进行相关的实验及分析。
现有技术中可靠性验证方法需要破坏增材制造产品的原有结构，使得用于进行实验的增材制造产品无法再投入使用，造成了人力及物力的浪费。
发明内容
本发明提供一种增材制造产品的可靠性验证方法，以在不损坏增材制造产品的前提下验证增材制造产品的可靠性。
第一方面，本发明实施例提供了一种增材制造产品的可靠性验证方法，所述方法包括：
获取所述增材制造产品的三维模型、材料的属性参数以及制作参数；
根据用户指令等比例调节所述三维模型，获得所述光弹实验产品的三维模型；
根据所述材料的属性参数，运用相似原理确定形成所述光弹实验产品的材料；
根据所述制作参数以及所述光弹实验产品三维模型与所述增材制造产品三维模型的比例关系，运用相似原理确定所述光弹实验产品的制作参数；
基于所述光弹实验产品的三维模型、材料以及制作参数形成光弹实验产品；
对所述光弹实验产品进行光弹实验，获得所述光弹实验产品的可靠性；
根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性。
本发明实施例提供的技术方案，通过根据增材制造产品的数据形成对应的光弹实验产品，对光弹实验产品进行光弹实验，获得光弹实验产品的可靠性，并根据光弹实验产品的可靠性反推增材制造产品的可靠性，达到了在不损坏增材制造产品的前提下验证增材制造产品可靠性的有益效果。
附图说明
为了更加清楚地说明本发明示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本发明所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种增材制造产品的可靠性验证方法的流程示意图；
图2是本发明实施例二提供的一种增材制造产品的可靠性验证方法的流程示意图；
图3是本发明实施例二提供的增材制造产品的可靠性验证过程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1是本发明实施例一提供的一种增材制造产品的可靠性验证方法的流程示意图。如图1所示，所述增材制造产品的可靠性验证方法具体可以包括：
步骤110、根据所述增材制造产品的数据形成对应的光弹实验产品。
增材制造技术是采用材料逐渐累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除或切削加工技术，是一种自下而上的制造方法。采用增材制造技术形成的实体零件即为增材制造产品。需要说明的是，随着增材制造技术的不断发展，可用于形成增材制造产品的材料种类越来越多，示例性的，增材制造产品的材料可以为金属。值得注意的是，增材制造技术包括多种增材制造工艺，其中3D打印技术发展较快，示例性的，增材制造产品可以采用3D打印技术形成。
具体的，增材制造产品是由增材制造设备按照设定的制作参数形成的，通过调节制作参数可以改变形成增材制造产品的性能，可选的，制作参数可以包括但不限于原材料的喷涂速度、喷涂范围以及喷涂角度等。实际应用中制作参数的设定与增材制造产品的三维模型相关，示例性的，原材料的喷涂范围根据增材制造产品三维模型的尺寸进行调节。综上所述，三维模型、制作参数以及形成材料是增材制造产品形成过程所必须的，即为所述增材制造产品的数据。
光弹实验产品指可用于进行光弹实验的产品，采用对光有双折射作用的光弹材料形成，可用于通过光弹实验获得光弹实验产品的相关性能。在本实施例中，基于增材制造产品的数据并运用相似原理获得光弹实验产品的相关数据，以根据光弹实验产品的相关数据制备光弹实验产品。这样的设计无需损坏增材制造产品，且由于光弹实验产品与增材制造产品相关，使得能够通过测试光弹实验产品的可靠性反推出增材制造产品的可靠性，从而判断增材制造产品是否满足设计要求，完成增材制造产品可靠性验证。
步骤120、对所述光弹实验产品进行光弹实验，获得所述光弹实验产品的可靠性。
需要说明的是，形成增材制造产品的材料性质决定了增材制造产品无法直接用于进行光弹实验，因此，为在不损坏增材制造产品时通过光弹实验间接获得增材制造产品的可靠性，本实施例采用光弹材料形成与增材制造产品相关的光弹实验产品，进而通过对光弹实验产品进行光弹实验首先获得光弹实验产品的可靠性。
示例性的，所述光弹实验产品的可靠性可以包括但不限于光弹实验产品的结构强度、结构刚度以及受载时的应力分布和形变大小。
值得注意的是，光弹实验产品在光弹实验中的载荷与增材制造产品实际应用中的载荷相对应，此处所述载荷包括但不限于产品工作时所处环境的温度以及湿度等。
步骤130、根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性。
通过光弹实验获得光弹实验产品的可靠性后，即可根据光弹实验产品形成材料属性参数与增材制造产品形成材料属性参数之间的关系反推出增材制造产品的可靠性。需要说明的是，光弹实验产品的形成材料是运用相似原理确定的，因此，光弹实验产品的形成材料与增材制造产品相似，且两者的属性参数存在可用数值表示的比例关系，上述光弹实验产品形成材料的属性参数与增材制造产品形成材料的属性参数之间的关系既通过上述比例关系确定。
本实施例提供的技术方案，通过根据增材制造产品的数据形成对应的光弹实验产品，对光弹实验产品进行光弹实验，获得光弹实验产品的可靠性，并根据光弹实验产品的可靠性反推增材制造产品的可靠性，达到了在不损坏增材制造产品的前提下验证增材制造产品可靠性的有益效果。
实施例二
本实施例二以上述实施例一为基础，对增材制造产品的可靠性验证方法进行具体说明。
图2是本发明实施例二提供的一种增材制造产品的可靠性验证方法的流程示意图。如图2所示，所述增材制造产品的可靠性验证方法具体可以包括：
步骤210、获取所述增材制造产品的三维模型、材料的属性参数以及制作参数。
增材制造产品的三维模型由设计人员根据实际应用场景限制以及客户需求进行设计，在设计过程中需要用到前期的设计经验以及结构仿真技术辅助。需要说明的是，为了使增材制造产品能够承受设计要求的高载荷和/或能在苛刻的设计工况正常工作，增材制造产品的结构相对复杂，对应的三维模型结构也相对复杂。示例性的，所述增材制造产品可以包括亚表面网状结构和/或梯度材料结构。
可选的，增材制造产品形成材料的属性参数可以为但不限于材料的密度以及弹性模量。
步骤220、根据用户指令等比例调节所述三维模型，获得所述光弹实验产品的三维模型。
需要说明的是，光弹实验产品的尺寸过大会导致无法采用光弹实验装置进行光弹实验，而光弹实验产品尺寸过小又会导致光弹实验产品内部结构不清晰，尤其是结构复杂的光弹实验产品，由于尺寸过小存在无法通过光弹实验了解其性质的风险。因此，针对上述问题，增材制造产品的三维模型一般不直接用作光弹实验产品的三维模型，用户会基于实际经验对增材料制造产品三维模型结构及尺寸进行分析来确定如何调节增材制造产品的三维模型，以便将调节后的三维模型作为光弹实验产品的三维模型。值得注意的是，需对三维模型进行等比例调节，以满足几何相似原理。
示例性的，根据用户指令等比例调节三维模型可以包括：获取用户指令，确定用户指令为放尺指令时，将三维模型等比例放大至预设尺寸。
对于结构复杂的增材制造产品，例如，包括亚表面网状结构和/或梯度材料结构的增材制造产品，将其三维模型等比例放大后作为光弹实验产品的三维模型制备出的光弹实验产品中，原有的复杂亚表面网状结构和/或梯度材料结构得到放大，使得对于光弹实验产品的光弹实验简单易于操作。
进一步的，根据用户指令等比例调节三维模型之前，还可以包括：获取用户设置，根据用户设置确定预设尺寸。
用户根据光弹实验限制、实际应用限制、基于实际经验对增材制造产品复杂程度的判断，对光弹实验产品三维模型的相关尺寸进行预设。
步骤230、根据所述材料的属性参数，运用相似原理确定形成所述光弹实验产品的材料。
按照材料性能相似并且能够以数值方法确立金属材料性能和光弹材料性能关系的原则，并结合光弹实验产品三维模型相对于增材制造产品三维模型的调节比例，选择合适的光弹实验产品材料。需要说明的是，材料性能相似指材料的属性参数呈一定的比例关系。
可选的，所述光弹实验产品的材料可以包括但不限于玻璃、赛璐珞、酚醛树脂、环氧树脂以及明胶中的任一种。
步骤240、根据所述制作参数以及所述光弹实验产品三维模型与所述增材制造产品三维模型的比例关系，运用相似原理确定所述光弹实验产品的制作参数。
示例性的，根据所述光弹实验产品三维模型与所述增材制造产品三维模型的比例关系确定原材料的喷涂范围，根据运动相似原理及动力相似原理，对应调节增材制造产品原材料的喷涂速度等参数，以获得光弹实验产品的制作参数。
步骤250、基于所述光弹实验产品的三维模型、材料以及制作参数形成光弹实验产品。
根据光弹实验产品的三维模型尺寸以结构、形成材料的属性以及制作参数，选择合适的工业级非金属增材制造设备，并在工业级非金属增材制造设备上填装选定的光弹实验产品形成材料，基于光弹实验的三维模型以及制作参数形成光弹实验产品。
步骤260、对所述光弹实验产品进行光弹实验，获得所述光弹实验产品的可靠性。
按照增材制造产品设计要求的载荷强度以及形成的光弹实验产品特性，搭建对应的光弹实验装置，并在搭建的光弹实验装置上对光弹实验产品进行光弹实验。具体的，可以对光弹实验产品进行加载实验，对已经经过比例调整的特定结构进行受载下的测量，根据选择的光弹实验产品形成材料的材料性能进行分析，模拟出光弹实验产品形成材料在增材制造产品设计要求所对应的载荷下的应力分布和形变大小等，得到光弹实验数据，获得光弹实验产品的可靠性。需要说明的是，在确定上述对应的载荷时，需要根据增材制造产品的材料性能和光弹试验产品的材料性能关系的数值形式进行分析计算，使得初始条件、边界条件、几何条件和物理条件(例如约束和载荷)与增材制造产品实际应用中的相似。
步骤270、根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性。
示例性的，根据光弹实验产品的可靠性反推增材制造产品的可靠性可以包括：获取光弹实验产品材料属性参数与增材制造产品材料属性参数的相似关系比例值，将相似关系比例值带入预设可靠性反推公式，计算获得增材制造产品的可靠性。
需要说明的是，所述预设可靠性反推公式由用户进行设定，且支持修改操作。
示例性的，图3是本发明实施例二提供的增材制造产品的可靠性验证过程示意图。采用光弹实验间接验证增材制造产品可靠性的完整过程如图3所示。
本实施例提供的技术方案，通过基于增材制造产品的三维模型、材料的属性参数以及制作参数，运用相似原理确定光弹实验产品的三维模型、材料以及制作属性，进而形成光弹实验产品，对光弹实验产品进行光弹实验，获得光弹实验产品的可靠性，并根据光弹实验产品的可靠性反推增材制造产品的可靠性，达到了在不损坏增材制造产品的前提下验证增材制造产品可靠性的有益效果。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (9)
1.一种增材制造产品的可靠性验证方法，其特征在于，包括：
获取所述增材制造产品的三维模型、材料的属性参数以及制作参数；
根据用户指令等比例调节所述三维模型，获得光弹实验产品的三维模型；
根据所述材料的属性参数，运用相似原理确定形成所述光弹实验产品的材料；
根据所述制作参数以及所述光弹实验产品三维模型与所述增材制造产品三维模型的比例关系，运用相似原理确定所述光弹实验产品的制作参数；
基于所述光弹实验产品的三维模型、材料以及制作参数形成光弹实验产品；
对所述光弹实验产品进行光弹实验，获得所述光弹实验产品的可靠性；
根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述光弹实验产品的可靠性反推所述增材制造产品的可靠性包括：
获取所述光弹实验产品材料属性参数与所述增材制造产品材料属性参数的相似关系比例值；
将所述相似关系比例值带入预设可靠性反推公式，计算获得所述增材制造产品的可靠性。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据用户指令等比例调节所述三维模型包括：
获取用户指令；
确定所述用户指令为放尺指令时，将所述三维模型等比例放大至预设尺寸。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据用户指令等比例调节所述三维模型之前，还包括：
获取用户设置；
根据所述用户设置确定所述预设尺寸。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增材制造产品包括但不限于亚表面网状结构和/或梯度材料结构。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光弹实验产品的可靠性包括但不限于光弹实验产品的结构强度、结构刚度以及受载时的应力分布和形变大小。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述光弹实验产品的材料包括但不限于玻璃、赛璐珞、酚醛树脂、环氧树脂以及明胶中的任一种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增材制造产品采用3D打印技术形成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增材制造产品的材料为金属。
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