1.基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,包括以下步骤:S1、获取打印结构初始参数,根据所述打印结构初始参数确定打印过程中的打印参数,所述打印参数包括打印材料参数、打印路径参数、模型参数、设备参数、打印环境参数、养护参数;S2、根据所述打印参数计算工艺缺陷容差系数,所述工艺缺陷容差系数的计算公式为:式中 为工艺缺陷容差系数,K为扩大系数,扩大系数的范围为0.8~1.8,Ω为结构安全修正参数,由打印材料参数、打印路径参数、模型参数、设备参数、打印环境参数、养护参数组成;所述结构安全修正参数的计算公式为:式中 、 、 p、 、 分别为打印材料参数因子、打印路径参数因子、设备参数因子、养护参数因子、打印环境参数因子、模型精度因子, 分别为打印材料参数、打印路径参数、设备参数、养护参数、打印环境参数、模型精度的权重比例;S3、根据所述工艺缺陷容差系数对打印结构进行结构类型评价,判断是否合格,若合格,则得到打印结构的打印方案,若不合格,则调整所述打印结构初始参数,重复步骤S1~S3,设计得到合格的打印方案。
2.根据权利要求1所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,所述打印结构初始参数包括结构类型和结构尺寸,所述结构类型是根据地形及施工控制要素确定,所述结构尺寸包括截面尺寸;和/或所述打印材料参数包括材料在浇筑工艺与打印工艺下的各向强度性能、耐久性能;所述打印路径参数包括打印条空间布局、结构截面中性轴位置、打印条尺寸;所述模型参数包括悬挑角度、最大横截面、模型尺寸、体量;所述设备参数包括行走速率、挤出速率、最大打印横截面行走时间和间隔、挤出喷头形状、材料拌合时间/锅数、泵送/挤出压力;所述打印环境参数包括温度、湿度、风速;所述养护参数包括养护方式及参数;和/或所述扩大系数与打印环境、结构形式落地、技术成熟度参数相关。
3.根据权利要求1所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,所述打印材料参数因子的计算公式为:式中 为打印试件强度等级, 为浇筑件强度等级, 为打印试件耐久性能等级, 为浇筑件耐久性能等级;和/或所述设备参数因子的计算公式如下:式中 为最小层间真实粘结面面积, 为理论层间粘结面面积, 为最小条间真实粘结面面积, 理论条间粘结面面积;和/或所述养护参数因子的计算公式如下:式中 为养护后打印结构实体回弹强度平均值, 为养护后打印结构实体回弹强度误差值;和/或在15-25℃环境温度下,所述打印环境参数因子取1,在5-15℃、25-35℃之间的环境温度,所述打印环境参数因子取与所述打印材料参数因子相同值,若在5℃以下或35℃以上,所述打印环境参数因子取0;和/或若采用原位打印或矩形喷头打印工艺,所述模型精度因子为1;若后续采用二次装配或安装,所述模型精度因子的计算公式为:式中 为关键参数个数; 为第i个关键参数的权重, 为打印模型的第i个模型关键参数值, 为打印结构的第i个模型关键参数值。
4.根据权利要求1所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,单向受压时,所述打印路径参数因子的计算公式为:式中A为打印模型横截面的理论截面面积,A'为打印横截面的理论截面面积;压弯/剪时,所述打印路径参数因子的计算公式为:式中 为理论打印横截面面积与理论浇筑模型横截面面积的比值, 为由若干打印条构成的打印横截面与理论浇筑模型横截面的惯性矩比值, 为由若干打印条构成的打印横截面的惯性矩, 为理论浇筑模型横截面的惯性矩, 为打印横截面的打印条数, 为第i条打印条横截面内任意微元到打印截面中性轴的距离, 为浇筑模型横截面内任意微元到中性轴的距离, 为第i条打印条横截面的面积,d 为第i条打印条横截面内的微元面积;扭转时,所述打印路径参数因子的计算公式为: 为打印横截面对中心的极惯性矩, 为浇筑模型横截面对中心的极惯性矩, 为打印横截面的打印条数, 为第i条打印条横截面内任意微元到打印截面中心的距离, 为浇筑模型横截面内任意微元到中心的距离, 为第i条打印条横截面的面积。
5.根据权利要求1所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于, 的取值范围为0.2-0.8, 的取值范围为0.1-0.5, 的取值范围为0.1-0.5, 的取值范围为0-0.2, 的取值范围为0-0.5, 的取值范围为0.8-1.2。
6.根据权利要求1所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,根据所述工艺缺陷容差系数对打印结构进行结构类型评价的详细方法为:将所述工艺缺陷容差系数加入结构类型行业评定方法中建立结构类型评定模型;根据所述打印结构初始参数和所述工艺缺陷容差系数判断是否满足所述结构类型评定模型,若满足所述结构类型评定模型,则打印结构进行结构类型评价为合格,反之为不合格。
7.根据权利要求6所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,所述结构类型评定模型为:式中R()为构件承载力函数;α d 为几何参数设计值; 为结构重要性系数;S为作用组合的效应设计值, f d 为材料强度等级设计值; f c打印构件回弹值 为打印构件的实测回弹值。
8.根据权利要求1-7任意一项所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,其特征在于,所述方法还包括S4、对结构类型评价合格的打印结构进行经济性概算,判断是否合格,若合格,则得到打印结构的打印方案,若不合格,则调整打印参数,重复步骤S2~S4,设计得到合格的打印方案。
9.基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化系统,其特征在于,用于执行权利要求1-8任意一项所述的基于工艺缺陷容差系数的打印结构设计与参数优化方法,所述系统包括:参数获取模块,用于获取打印结构初始参数,根据所述打印结构初始参数确定打印过程中的打印参数,所述打印参数包括打印材料参数、打印路径参数、模型参数、设备参数、打印环境参数、养护参数;计算模块,用于根据所述打印参数计算工艺缺陷容差系数,所述工艺缺陷容差系数的计算公式为:式中 为工艺缺陷容差系数,K为扩大系数,扩大系数的范围为0.8~1.8,Ω为结构安全修正参数,由打印材料参数、打印路径参数、模型参数、设备参数、打印环境参数、养护参数组成;所述结构安全修正参数的计算公式为:式中 、 、 p、 、 分别为打印材料参数因子、打印路径参数因子、设备参数因子、养护参数因子、打印环境参数因子、模型精度因子, 分别为打印材料参数、打印路径参数、设备参数、养护参数、打印环境参数、模型精度的权重比例;判断模块,用于根据所述工艺缺陷容差系数对打印结构进行结构类型评价,判断是否合格,若合格,则得到打印结构的打印方案,若不合格,则调整所述打印结构初始参数,重复步骤S1~S3,设计得到合格的打印方案。