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云知道


將創(chuàng)建的兩個極小曲面模型導出為STL模型，然后將模型導入到Cura軟件中，通過讀取模型的斷面信息，用打印材料將這些斷面進行逐層疊加 。
3D打印機讀取模型完畢后，即可開始進行打印 。本次打印所選的材料為 PLA（聚乳酸），由于 PLA是由植物發(fā)酵聚合而成，因此其與傳統(tǒng)塑料相比，具有更低碳、綠色環(huán)保的特點 。
拓撲優(yōu)化
拓撲優(yōu)化通過顯示材料的分布情況，可在設(shè)計空間找到最佳的分布方案，并提供精簡的結(jié)構(gòu)設(shè)計指導 。
拓撲優(yōu)化在工業(yè)設(shè)計中的應用要早于建筑領(lǐng)域，特別是在航空航天、汽車、半導體醫(yī)學、軍工等行業(yè)，因其對零件的強度與重量有著更高的要求，但是僅憑工程直覺和經(jīng)驗是很難得到滿意結(jié)果的 。借助有限元分析提供的建議，可將優(yōu)化結(jié)果逐步演化為最終的產(chǎn)品，這也改變了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)工程師的設(shè)計思維 。
借助Inspire軟件對零件進行拓撲優(yōu)化，通過設(shè)定荷載的大小與位置，由軟件計算出合理的材料布局 。將優(yōu)化后的數(shù)字模型進行光順處理并用于數(shù)位加工，再經(jīng)過張力測試和光學檢驗，即可得到得到輕量化結(jié)果 。
隨著3D打印等數(shù)字化建造技術(shù)以及有限元技術(shù)的發(fā)展，建筑的空間將不再拘泥于傳統(tǒng)的格局 。將拓撲優(yōu)化的方法應用于建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計，能夠使結(jié)構(gòu)本身就具有強有力的藝術(shù)表現(xiàn)力，同時允許建筑師在方案初期即可引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化的理念 。在滿足受力要求的情況下，將設(shè)計中的多余材料減去，能夠很大程度上縮短工程周期與節(jié)約成本 。
借助Inspire軟件對建筑空間進行拓撲優(yōu)化，通過設(shè)定荷載的大小與位置，由軟件計算出合理的支撐布局，同時還可進行有限元分析 。
Millipede插件也提供了拓撲優(yōu)化與有限元分析的功能，其流程主要包含四部分：荷載與邊界條件定義、集合定義信息、解算程序、得到結(jié)果 。該案例為通過Millipede插件進行拓撲優(yōu)化與有限元分析的案例 。
該案例的主要邏輯構(gòu)建思路為首先定義邊界條件、支撐部件、施加壓力部件，然后由Topostruct 3D model運算器集合定義后的全部組件，再通過Topostruct 3D solver運算器進行解算生成有限元模型，最后可通過3D Iso Mesh運算器生成網(wǎng)格結(jié)果，還可對模型進行應力分析 。以下為該案例的具體做法：
（1）繪制一個長寬高分別為36米、24米、22米的長方體，并用Brep運算器將其拾取進GH中，由3D boundary Region運算器將該長方體定義為設(shè)計環(huán)境，并將該部分命名為“邊界范圍” 。

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（2）在適當位置，繪制兩個長方體，并用Brep運算器將其拾取進GH中，為了區(qū)分組件，可將這兩個長方體通過Custom Preview運算器賦予綠色 。由3D Support Region運算器將這兩個長方體定義為支撐結(jié)構(gòu)，并將MillC_StockSupportType運算器賦予3D Support Region運算器的SUP輸入端，提供有限元分析的材料定義 。最后將該部分命名為“支撐結(jié)構(gòu)” 。
（5）通過Topostruct 3D model運算器將定義的全部組件進行合并，其XR輸入端賦予22的分辨率數(shù)值，生成有限元模型結(jié)果 。
（6）將Topostruct 3D model運算器的輸出數(shù)據(jù)賦予Topostruct 3D solver運算器的FE輸入端，并將O、S、T三個輸入端分別賦予以下數(shù)值：4、0.13、0.257 。其O輸入端為優(yōu)化迭代次數(shù)、S輸入端為圓滑系數(shù)，T輸入端為優(yōu)化結(jié)果的密度百分比 。
（7）將Topostruct 3D solver運算器的FE和maxu輸出端數(shù)據(jù)分別賦予3D Iso Mesh運算器的FE和D輸入端，并將其Iso輸入端賦予數(shù)據(jù)0.33，其輸出數(shù)據(jù)為經(jīng)過拓撲優(yōu)化后的網(wǎng)格結(jié)果 。
右鍵單擊3D Iso Mesh運算器，可選擇不同模式下的顯示結(jié)果，包含STIFFNESS_FACTOR（剛度系數(shù)）、VONMISES _STRESS（等效應力）、PRINCIPAL_STRESS（主應力）、DEFLECTION（位移應力），該案例使用的顯示結(jié)果為VONMISES _STRESS 。

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