基于球单元的隔热散热设计方法技术

本发明专利技术提供了一种基于球单元的隔热散热设计方法，其特征在于，通过利用拓扑优化的方法设计最优的导热通道，并通过在产品指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构，从而构造出最优的导热通道，设计出隔热或散热性能优良、同时质量轻强度大的产品。本发明专利技术的有益效果是：本发明专利技术的设计技术应对了现有材料制造的产品难以满足设计要求的现状，能制造出重量轻、强度大、隔热或散热能力好的产品。

Design method of heat insulation and heat dissipation based on ball element

The invention provides a heat insulation and heat dissipation design method based on unit ball, which is characterized by the heat conduction channel optimal design optimization method using topology, and the topology of the ball or ball filling unit unit products in the specified location, so as to construct the optimal design of the heat conducting channel, a heat insulation or excellent heat dissipation. At the same time, the quality of light intensity products. The invention has the advantages that the design technique of the invention meets the current situation that the products made of the existing materials can not meet the design requirements, and can produce products with light weight, high strength, good heat insulation or heat radiation ability.

【技术实现步骤摘要】
基于球单元的隔热散热设计方法
本专利技术涉及结构设计
，尤其涉及基于球单元的隔热散热设计方法。
技术介绍
多孔网状结构具备轻质、多功能和可设计等特点，具有高比强度、高比刚度、高强韧、高能量吸收等优良机械性能，以及减震、散热、吸声、电磁屏蔽、渗透性等特殊性质，从而具有广泛的应用前景。闭孔多孔结构具有低的传热系数可用于隔热，开孔多孔结构具有流动通道可用于散热，而可设计性便于对力学和散热结构的设计优化。拓扑优化的导热通道设计方法通过基于几何平均温度的散热性能描述指标，以此为目标函数建立散热结构设计优化模型，并对目标函数进行敏度分析，得到用最优导热材料分布表征的导热通道的概念设计，同时在保持结构特征不变的前提下，通过对高导热材料分布进行简单的规则化和边界光滑，得到便于工程使用的高导热通道设计。3D打印，也叫快速成形技术、增材制造技术,原理是将三维的实体的数字模型(CAD文件)离散化成切片模型，再将切片模型转化为打印头的行走轨迹，通过打印头将材料不断添加到打印件上去，这样材料就按照打印轨迹不断的被添加，逐层打印起来，就形成了最终的实体打印件。与传统制造业的“减材制造技术”不同，3D打印遵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于球单元的隔热散热设计方法，其特征在于，通过利用拓扑优化的方法设计最优的导热通道，并通过在产品指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构，从而构造出最优的导热通道，设计出隔热或散热性能优良、同时质量轻强度大的产品。

【技术特征摘要】
1.一种基于球单元的隔热散热设计方法，其特征在于，通过利用拓扑优化的方法设计最优的导热通道，并通过在产品指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构，从而构造出最优的导热通道，设计出隔热或散热性能优良、同时质量轻强度大的产品。2.根据权利要求1所述的隔热散热设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)定义设计域、载荷和边界条件；(2)对导热区域划分有限元网格，同时初始化各变量；(3)利用基于SIMP材料模型的拓扑优化方法，对产品各单元进行有限元分析，求解温度场，同时设计出最优的导热通道；(4)在产品的指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构，从而构造出最优的导热通道，使产品具有良好的散热性能；(5)对设计好内部结构的产品在设计要求的工况下进行有限元分析，得出部件的应力分布与力学性能相关的参数；(6)对步骤(5)获得的力学参数进行数据分析、归纳整理，得到系统性、综合性的力学问题和优化导向，通过改变球单元的材料、结构实现产品所需的强度要求；(7)对步骤(6)中设计出的结构，进行计算机仿真分析和相关测试验证部件是否满足设计需求。3.根据权利要求1所述的隔热散热设计方法，其特征在于，所述球单元或球单元的拓扑结构包括实心球体、空心球壳、带孔洞的球壳、半球或球体的拓扑结构。4.根据权利要求2所述的隔热散热设计方法，其特征在于，在所述步骤(7)中，包括如下步骤：(71)通过常规实验测试3D打印出的产品的基本物理机械性能；(72)按照部件在实际工作中的工况搭建微缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：许得豪，韩品连，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：广东,44