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稳定的蜂窝结构和基于温度的线-弧添加剂制造轨迹优化。 (英语) Zbl 1486.90213号

小结:我们考虑两个数学问题,这两个问题在使用线-弧添加剂制造工件的分层生产过程中相互关联并发生。作为第一个任务,我们考虑给定感兴趣形状的边界,蜂窝结构的自动构造。为此,我们在两种不同的实现中使用了Lloyd算法。为了计算合并的Voronoi细分,我们考虑使用Delaunay三角剖分或eikonal方程。我们对这些方法进行了比较和修改,目的是结合它们各自的优点。然后在第二个任务中,为了找到一个保证最少生产时间和高质量工件的最优刀具路径,导出了一个混合整数线性规划问题。该模型考虑了过程中的热传导和辐射,旨在最小化材料内部的温度梯度。它对于标准混合整数解算器的可解性在几个测试实例中得到了证明。将结果与制造工件进行了比较。

MSC公司:

90 C90 数学规划的应用
90立方厘米 混合整数编程
第74页第10页 固体力学中其他性质的优化
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全文: 内政部

参考文献:

[1] Allen J(2006)《航空发动机零件添加剂制造与固体机械制造成本比较研究》。技术报告,Rolls-Royce plc。英国德比
[2] Bähr,M。;Radow,G。;布鲁·M·。;Fügenschuh,A。;福兹,B。;Labbe,M.,《添加剂制造中稳定蜂窝结构的计算》,《运筹学学报》,363-369(2019),查姆:施普林格,查姆
[3] 理发师,CB;Dobkin,DP;Huhdanpaa,H.,凸壳的快速壳算法,ACM Trans Math Softw,22,4,469-483(1996)·Zbl 0884.65145号
[4] Belyaev股份有限公司;Fayolle,PA,关于变分和基于PDE的距离函数近似,计算图论坛,34,8,104-118(2015)
[5] AM布朗斯坦;MM Bronstein;Kimmel,R.,《非刚性形状的数值几何》(2009),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1178.68608号
[6] Buhl,J。;伊斯拉,R。;Bambach,M.,混合隐/显和隐解定向能量沉积模拟的建模和收敛性分析,J Mach Eng,19,94-107(2019)
[7] 卡特,G。;贾尔斯,FC;Donald,EP,材料科学与工程(1991),克利夫兰:克利夫兰ASM国际
[8] 乔恩格尔,YA,《传热和传质:实用方法》(2002),纽约:麦格劳-希尔高等教育,纽约
[9] Chen J,Han Y(1990)多面体上的最短路径。摘自:第六届计算几何年会论文集,SCG’90,第360-369页
[10] 春旭,X。;Wang,T。;刘,YJ;刘,L。;He,Y.,用于计算网格上精确离散测地线的快速波前传播(FWP),IEEE Trans-Vis计算图,21822-834(2015)
[11] 克雷恩。;Weischedel,C。;Wardetzky,M.,《热量中的测地学:基于热流计算距离的新方法》,ACM Trans Graph,32,5,152:1-152:11(2013)
[12] 克里斯蒂亚尼,E。;Falcone,M.,《程函方程和应用的快速半拉格朗日格式》,SIAM J Numer Ana,45,5,1979-2011(2007)·Zbl 1154.65053号
[13] 丁·D。;潘,ZS;Cuiuri,D。;Li,H.,电线和电弧添加剂制造的工具-路径生成策略,国际先进制造技术杂志,73,1,173-183(2014)
[14] 丁·D。;潘,ZS;Cuiuri,D。;Li,H.,《薄壁结构线材和电弧附加制造的实用路径规划方法》,机器人计算集成制造,34,8-19(2015)
[15] 杜琪。;Emelianenko,M.,计算形心Voronoi细分的加速方案,数字线性代数应用,13173-192(2006)·Zbl 1174.05323号
[16] 杜琪。;费伯,V。;Gunzburger,M.,《形心Voronoi细分:应用和算法》,SIAM Rev,41,4,637-676(1999)·Zbl 0983.65021号
[17] 埃德蒙兹,J。;Johnson,EL,Matching,Euler tours and the Chinese postman,数学课程,588-124(1973)·兹比尔0281.90073
[18] 法布里,A。;Giezeman,GJ;Kettner,L。;Schirra,S。;Schönherr,S.,《计算几何算法库CGAL的设计》,Softw:Pract Exp,30,11,1167-1202(2000)·兹比尔1147.68781
[19] 傅里叶,JBJ,《热分析理论》(1878),萨克拉门托:萨克拉门多大学出版社·Zbl 0063.01419号
[20] Fügenschuh,A。;海恩,C。;Michaels,D.,回收纸生产中筛分系统布局优化的混合整数线性方法,Optim Eng,15,2,533-573(2014)·Zbl 1364.90227号
[21] Fügenschuh,A。;班巴赫,M。;Buhl,J。;Fortz,B。;Labbe,M.,线弧增材制造的轨迹优化,运筹学论文集2018,331-337(2019),Cham:Spriger,Cham
[22] 韩国戈杜诺夫;Bohachevsky,I.,流体动力学方程间断解数值计算的有限差分法,Mat Sb,47(89),3,271-306(1959)·Zbl 0171.46204号
[23] Goldak,J。;查克拉瓦蒂,A。;Bibby,M.,焊接热源的新有限元模型,Metal Trans B,15,2,299-305(1984)
[24] Gómez,J。;阿尔瓦雷斯,D。;加里多,S。;Moreno,L.,《航程方程的快速方法:实验调查》,IEEE Access,739005-39029(2019)
[25] Hales,TC,蜂窝猜想,离散计算几何,25,1,1-22(2001)·Zbl 1007.52008号
[26] 哈苏纳,理学硕士;Farag,AA,《多模板快速推进方法:笛卡尔域上程方程的高精度解》,IEEE Trans-Pattern Ana Mach Intell,29,9,1563-74(2007)
[27] 哈特利,JC;魏,H。;Chen,L.,计算形心Voronoi细分的快速方法,科学计算杂志,63,185-212(2015)·Zbl 1328.62386号
[28] Herholz,P。;TA Davis;Alexa,M.,用于几何处理的稀疏线性系统的局部解,ACM Trans Graph,36,6,183:1-183:8(2017)
[29] Herholz,P。;Haase,F。;Alexa,M.,《扩散图:来自扩散的Voronoi细胞和质心》,计算图论坛,36,163-175(2017)
[30] Hierholzer,C。;Wiener,C.,U ber die Möglichkeit,einen Linienzug ohne Wiederholung und ohne Unterbrechung zu umfahren,数学安,6,1,30-32(1873)·JFM 05.0286.02号
[31] DA Hollander;沃尔特,MV;Wirtz,T。;Sellei,R。;Schmidt-Rohlfing,B。;O.Paar。;Erli,HJ,通过直接激光成型生产的单独结构的Ti-6Al-4V的结构、机械和体外表征,生物材料,27,7955-963(2006)
[32] 霍尔曼,JP,《传热》(2009),纽约:麦克·格劳·希尔,纽约
[33] JR豪厄尔;Menguc,议员;Siegel,R.,《热辐射传热》(2015),博卡拉顿:CRC出版社,博卡拉顿
[34] Israr R,Buhl J,Elze J,Bambach M(2018)用拉格朗日有限元方法模拟线弧增材制造的不同路径策略。In:LS-DYNA论坛
[35] Jost,J.,偏微分方程(2007),柏林:施普林格出版社,柏林·Zbl 1121.35001号
[36] 科伦萨,MR;Sahinidis,NV,利用BARON在混合整数非线性规划问题的全局优化中利用完整性,Optim Methods Softw,33,3,540-562(2018)·Zbl 1398.90110号
[37] Kimmel,R。;Sethian,JA,计算流形上的测地线路径,美国国家科学院院刊,95,15,8431-8435(1998)·Zbl 0908.65049号
[38] 郭,FY;Sloan,IH,解除维度诅咒,非AMS,52,11,1320-1328(2005)·Zbl 1080.65020号
[39] Leuders,S。;Thöne,M。;Riemer,A。;Niendorf,T。;Tröster,T。;理查德·H。;Maier,H.,《选择性激光熔炼钛合金TiAl6V4的力学行为:疲劳抗力和裂纹扩展性能》,《国际疲劳杂志》,48,300-307(2013)
[40] 刘,Y。;Wang,W。;Lévy,B。;Sun,F。;严,DM;卢,L。;Yang,C.,关于形心Voronoi细分的能量平滑和快速计算,ACM Trans Graph,28,4,1-17(2009)
[41] Lloyd,S.,PCM中的最小二乘量化,IEEE Trans-Inf理论,28,2,129-137(1982)·兹比尔0504.94015
[42] 卢,L。;沙夫,A。;赵,H。;魏毅。;范,Q。;陈,X。;萨沃伊,Y。;图,C。;科恩·奥尔,D。;Chen,B.,《持久性:3D打印物体的重量强度》,ACM Trans Graph,33,4,1-10(2014)·Zbl 1396.65057号
[43] A.里昂。;Colyvan,M.,《相空间的解释力》,《哲学数学》,16,2,227-243(2008)·Zbl 1166.00006号
[44] 马科维茨,HM;Manne,AS,《离散规划问题的求解》,《计量经济学》,25,1,84-110(1957)·Zbl 0078.34005号
[45] 米歇尔,F。;洛克特,H。;丁,J。;马蒂娜,F。;Marinelli,G。;Williams,S.,《线材+电弧添加剂制造的模块化路径规划解决方案》,Robot Compute-Integr Manuf,60,1-11(2019)
[46] Mitchell,联合材料委员会;底座,DM;Papadimitriou,CH,离散测地线问题,SIAM J Compute,16,4,647-668(1987)·Zbl 0625.68051号
[47] Montevecchi,F。;文图里尼,G。;北卡罗来纳州格罗西。;Scippa,A。;Campatelli,G.,《线弧添加剂制造的空闲时间选择:基于有限元的技术》,Addit Manuf,21,479-486(2018)
[48] Nguyen,L。;Buhl,J。;Bambach,M.,线弧增材制造刀具路径规划的分解算法,J Mach Eng,18,1,95-106(2018)
[49] Peter AM、Gurumoorthy KS、Moyou M、Rangarajan A(2014)用于路径规划和阴影形状的新能源最小化框架和稀疏线性系统。摘自:2014年印度计算机视觉图形和图像处理会议记录,第15:1-15:8页
[50] PeyréG,Cohen LD(2003),使用波前传播的测地重绘。包含:VLSM'03,第33-40页
[51] 准备,FP;密歇根州沙莫斯,计算几何(1985),纽约:施普林格,纽约·Zbl 0759.68037号
[52] Recktenwald,GW,热方程的有限差分近似,机械工程,10,1-27(2004)
[53] TA罗德里格斯;杜阿尔特,V。;米兰达·R。;桑托斯,TG;Oliveira,J.,电线和电弧添加剂制造(waam)的现状和前景,材料,12,7,1121(2019)
[54] 塞提安,JA,《单调前进前沿的快速行进水平集方法》,美国国家科学院院刊,93,4,1591-1595(1996)·Zbl 0852.65055号
[55] 塞提安,JA,水平集方法和快速行进方法(1999),剑桥:剑桥出版社,剑桥·Zbl 0929.65066号
[56] 夏皮罗,SS;Wilk,MB,正态性方差检验分析(完整样本),Biometrika,52,3-4,591-611(1965)·Zbl 0134.36501号
[57] Tournois,J。;Alliez,P。;Devillers,O.,《带约束的二维质心Voronoi细分》,《数值数学:理论方法应用》,3,2,212-222(2010)·Zbl 1224.65053号
[58] 文丘里尼,G。;蒙特维奇,F。;Scippa,A。;Campatelli,G.,《t型交叉特征的WAAM沉积模式优化》,Procedia CIRP,55,95-100(2016)
[59] 王,X。;X.Ying。;刘,YJ;辛,SQ;Wang,W。;顾,X。;缪勒·维蒂格,W。;He,Y.,网格上形心Voronoi细分(CVT)的内在计算,计算机辅助设计,58,51-61(2015)
[60] 徐,SG;张,YX;Yong,JH,计算三角形流形上测地线的快速扫描方法,IEEE Trans-Pattern Anal Mach-Intell,32231-241(2010)
[61] X.Ying。;王,X。;He,Y.,鞍点图(SVG):离散测地线问题的新解决方案,ACM Trans graph,32,6,170:1-170:12(2013)
[62] 扎耶,R。;Mlakar,D。;斯坦伯格,M。;Seidel,HP,曲面自然细分的分层字段,ACM Trans Graph,37,6,264:1-264:15(2018)
[63] 张,M。;周,Y。;黄,C。;朱强(Chu,Q.)。;张,W。;Li,J.,GTAW Ti-6Al-4V合金熔池温度分布和微观结构演变模拟,材料,11,11,2288(2018)
[64] 赵,H.,程函方程的快速扫描法,数学计算,74,250,603-627(2005)·Zbl 1070.65113号
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