(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 202210699639.8 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区沙正 街174号 (72)发明人 李坤　张明　陈雯　任英志　 詹建斌　杨天宝　马锐津　 (74)专利代理 机构 重庆大学专利中心 5 0201 专利代理师 黄涛 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 一种基于路径优化的高性能梯度材料增材 制造设计方法 (57)摘要 本发明涉及及梯度材料增材制造技术领域， 具体公开了一种基于路径优化的高性能梯度材 料增材制造设计方法， 包括： 步骤一： 基于相图计 算得到的梯度材料增材制造过程中的热力学数 据， 通过CSA算法建立障碍模型， 将该障碍三维实 体化； 步骤二： 基于第一步得障碍模型， 通过路径 规划算法得到可避开障碍的最优的梯度路径； 步 骤三： 基于步骤二的梯度路径选择每一层材料的 成分变化情况； 步骤四： 获取已知的用于梯度材 料增材制造的工艺参数数据集， 采用多元高斯混 合模型实现工艺参数的优化。 本发 明提供了一种 结合路径 规划和工艺参数优化的设计方法， 实现 了有害相的避免和工艺 参数的优化。 权利要求书2页 说明书7页 附图5页 CN 114996962 A 2022.09.02 CN 114996962 A 1.一种基于路径优化的高性能梯度材 料增材制造设计方法， 包括： 步骤一： 基于相图计算得到的梯度材料增材制造过程中的热力学数据， 通过CSA算法建 立障碍模型， 将该障碍三维 实体化； 步骤二： 基于第一步得障碍模型， 通过路径规划算法得到可避开障碍的最优的梯度路 径； 步骤三： 基于步骤二的梯度路径选择每一层材 料的成分变化情况； 其特征在于， 步骤四： 获取已知的用于梯度材料增材制造的工艺参数数据集， 采用多元高斯混合模 型实现工艺 参数的优化。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 还包括步骤五， 利用设计后的梯度成分路 径与经过优化后的工艺参数进行梯度合金性能预测， 若预测性能没有得到提升时， 重新设 计梯度路径及对 对应的工艺 参数。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述CSA算法中的采样算法包括不均衡样 本集的重采样的算法。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤一中通过CSA算法建立障碍模型 的步骤中所需定义的广义逆相位稳定 问题具体为： 首先按照需求， 通过相图计算计算合金 体系中的相， 判断出有利相和有 害相； 将多维相组成空间中的特定区域映射到热力学条件空间的值范围， 确定障碍即有害相 在热力学空间中的位置 。 5.根据权利要求4所述的方法， 其特征在于， 所述步骤一的障碍模型的障碍三维实体化 具体包括： 基于支持向量 域描述预测障碍数据集的边界； 然后通过 结合遗传算法， 实现障碍数据集的边界的迭代扩展。 6.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述路径规划算法的具体算法包括： 首先， 确定路径的起 点和终点； 然后， 确定成本函数； 最后， 在约束条件的限制下， 根据成本函数， 寻找出最优的路径。 7.根据权利要求6所述的方法， 其特征在于， 所述步骤二中， 利用Spark  PRM算法寻找出 最优的路径。 8.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤三中工艺参数数据集的获得具体 包括： 首先， 根据选定好的每层材料的成分初选n组工艺参数分别实施激光选熔打印制造， 工 艺参数主要包括功率P、 扫描速度v和舱口距离 h； 然后， 采用阿基米德法测量打印后零件的密度ρ、 采用变焦光学显微镜测量表面粗糙度 Sa和波纹度Swa,利用实验得到成分 ‑工艺参数和性能之间的关系。 9.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述步骤四中的最佳优化工艺参数集， 具 体为： 首先需要建立多个高斯过程； 然后将测量的材 料的性能表示 为工艺参数的函数； 利用多元高斯模型， 输出最佳工艺 参数输出集。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114996962 A 210.根据权利要求8所述的方法， 其特征在于， ， 所述激光选熔打印制造中激光扫描的扫 描策略为棋盘式扫描或岛 式扫描。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114996962 A 3