申请/专利权人：浙江工业大学

申请日：2022-02-15

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114536769B

主分类号：B29C64/386

分类号：B29C64/386;B29C64/393;B33Y50/00;B33Y50/02;G06F30/10;B29L31/34;G06F113/10;G06F119/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.06.14#实质审查的生效;2022.05.27#公开

摘要：本发明公开了一种基于4D打印的可展开天线背架结构变形调控制备方法。方法包括：确定可展开天线背架结构的4D打印杆组的初始收拢状态和目标展开状态；预设4D打印杆组的外部变化温度、外部载荷和材料分布；建立4D打印杆组的优化模型，获得4D打印杆组的最佳的外部变化温度、外部载荷和材料分布；3D打印出4D打印杆组，并搭建可展开天线背架结构。本发明制造成本低、结构简单、容易控制，将多材料应用于4D打印并打印搭建出可展开天线背架结构，可在外部载荷和外部变化温度条件下实现可展开天线背架结构的变形调控。

主权项：1.一种基于4D打印的可展开天线背架结构变形调控制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1确定可展开天线背架结构的4D打印杆组的初始收拢状态、中间临时状态和目标展开状态；2预设4D打印杆组的外部变化温度、外部载荷和材料分布；3建立4D打印杆组的优化模型，将外部变化温度、外部载荷和材料分布输入优化模型中，并通过4D打印杆组的初始收拢状态、中间临时状态和目标展开状态对输入的外部变化温度、外部载荷和材料分布进行优化分析，获得4D打印杆组的最佳的外部变化温度、外部载荷和材料分布；4根据步骤3中获得的最佳的外部变化温度、外部载荷和材料分布，3D打印出4D打印杆组，并搭建可展开天线背架结构；所述的步骤2中，4D打印杆组包括若干4D打印杆，针对4D打印杆组中的每根4D打印杆，均进行以下操作：将在初始收拢状态时的4D打印杆的轴截面均分为若干网格节点，并预设4D打印杆由PLA材料和TPU材料构成，对PLA材料和TPU材料分别编码为1和0，将每个网格节点对应其中一种材料，即将每个网格节点对应其中一种编码，作为预设的4D打印杆的材料分布；预设的外部变化温度为先升温再降温，即先从外部变化温度中的最低温升温至最高温，再降温至最低温；预设的外部载荷为4D打印杆的各个网格节点的外部载荷；所述的步骤3中，针对4D打印杆组中的每根4D打印杆，均进行以下操作：3.1将预设的4D打印杆的外部变化温度、外部载荷和材料分布输入至4D打印杆组的优化模型中，通过预设的材料分布仿真4D打印杆为初始收拢状态，并根据预设的外部变化温度，先从最低温升温至最高温，再对仿真的4D打印杆施加预设的外部载荷，使仿真的4D打印杆变形为中间临时状态，然后从最高温降温至最低温，再卸载预设的外部载荷，4D打印杆从中间临时状态回弹并保持为实际变形状态；3.2建立xy坐标系，并建立适应度函数f；针对每根4D打印杆中的每一个网格节点，提取从初始收拢状态变形至实际变形状态过程中，网格节点在y方向上产生的实际位移获取从初始收拢状态变形至目标展开状态，网格节点在y方向上所需的目标位移并进行以下判断：当适应度函数f的数值满足f≤0.2mm，则保留当前对应的4D打印杆的材料分布作为对比材料分布；当适应度函数f的数值不满足f0.2mm，则对初始收拢状态的4D打印杆的材料分布进行重新编码，进而替换上一次预设的4D打印杆的材料分布，替换完成后重复步骤3.1-3.2，直至适应度函数f的数值满足f≤0.2mm，保留当前对应的4D打印杆的材料分布作为对比材料分布；3.3重新预设4D打印杆组的外部变化温度、外部载荷和材料分布，进而替换上一次预设的4D打印杆的外部变化温度、外部载荷和材料分布，重复步骤3.1-3.3，获得在不同的外部变化温度、外部载荷和对比材料分布下的适应度函数f的数值；3.4选取各个适应度函数f的数值中达到最小值时所对应的外部变化温度、外部载荷和对比材料分布，分别作为4D打印杆的最佳的外部变化温度、外部载荷和材料分布；所述的优化模型具体如下：x＝x1x2···x1F＝f1，f2，···fNT＝t1，t2，···tnMin:f其中，x表示4D打印杆的材料分布的编码，x1x2···x1分别表示4D打印杆的各个网格节点的编码，x1和x2分别表示PLA材料和TPU材料的编码，即x1＝1，x2＝0；F表示4D打印杆的外部载荷，f1，f2，···fN分别表示4D打印杆中第1，2，···N个网格节点的外部载荷；T表示4D打印杆的外部变化温度，t1，t2，···tn分别表示将外部变化温度平均划分后的第1，2，···n个节点温度，n表示节点温度的个数；Min:f表示适应度函数f的最小值；适应度函数f具体如下： 其中，N表示网格节点的个数。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 浙江工业大学 基于4D打印的可展开天线背架结构的变形调控方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD