● 摘要
功能梯度材料由于其所具有的其它普通材料和一般复合材料所不具备的优越性能，因而在航空航天、核能能源、汽车工程，化学工程、电子工程、生物医学工程等众多领域有着越来越广泛的应用。传统的加工方法难以加工这类材料的零件，快速原型制造技术为加工此类零件找到了一条有效途径。快速原型制造技术采用分层和材料逐点或逐线堆积加工零件，适合加工每层内或每层间材料有变化的非均质材料零件。 自适应分层处理技术是快速原型制造中非常重要的组成部分，它是保证零件成型质量和提高快速原型制造效率的有效手段。论文首先采用材料成分方程存储材料信息的方式，运用CAD技术直接分层。在均质材料零件几何自适应切片算法的基础上，进一步研究了考虑零件内部材料组分变化的材料自适应切片问题，提出了一种同时考虑分层方向上零件几何特征与材料分布特征的功能梯度材料零件自适应切片算法。层片厚度的计算不仅考虑分层方向上零件几何形状的变化，而且考虑到零件内部材料组分的连续梯度变化。分层后每个层片都以STL（Stereo lithography）文件保存，读取STL文件获得层片的几何轮廓信息，通过材料成分方程和材料分辨率将零件中的材料信息离散存储。并且提出了一种可供功能梯度材料零件快速原型制造的层片文件格式。 论文最后针对基于有限元法的功能梯度材料零件模型在几何和材料表达上的特点，提出了自适应切片算法。