基于Wangcubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质技术

本发明专利技术提供一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质，该方法包括：S101：生成SWC集合以及集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例；S102：获取相邻位置的SWC实例填充信息，根据填充信息确定待填充符号Wang cube的信息；S103：通过材料属性分布函数获取待填充位置的材料属性，根据材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取填充概率，利用填充概率填充SWC实例生成梯度功能材料。本发明专利技术在SWC方法之上实现了根据材料属性的随机填充，降低了梯度功能材料的各向异性，减少了数据量，实现了梯度功能材料的大规模生成和表达。的大规模生成和表达。的大规模生成和表达。

【技术实现步骤摘要】
基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质
[0001]

[0002]本专利技术涉及梯度功能材料建模
，尤其涉及一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质。
[0003]
技术介绍

[0004]随着增量制造(Additive manufacturing)技术的发展，许多材料可以在0.1mm尺度被打印出来。在这个尺度下制造的微结构可以被用来改变材料的诸多特性，例如弹性、强度、导电性以及重量。通过改变微结构的分布，人们可以打印出具有在不同位置分布着不同材料属性的FGM（functionally gradient materials，梯度功能材料）。然而，设计以及制造带有微结构的零件是一个多尺度（multi
‑
scale）问题。在零件设计尺度和微结构尺度差距大的情况下，传统设计方法需要的数据量巨大，不足以满足制造业的需求。
[0005]一方面，虽然将包含微结构的表达元素体（Representative elementary volume）像体素（voxel）一样简单在x,y,z轴方向上重复铺满可以获得简单的微结构材料分布。然而这样做会自然地引入各向异性。缺少控制各向异性的手段成了制约这种应用的原因。
[0006]另一方面，随机生成的材料可以用来控制各向异性。然而生成的模型数据庞大，无法直接应用到分析和制造大尺度FGM模型。
[0007]
技术实现思路

[0008]为了克服现有技术的不足，本专利技术提出一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质，生成SWC集合并创建集合中每个SWC实例，根据待填充位置的相邻位置填充的符号Wang cube确定待填充位置填充的符号Wang cube，并根据材料属性分布函数确定该符号Wang cube对应的SWC实例的填充概率，根据该填充概率进行填充，能够利用SWC方法的非周期性实现材料的随机填充，降低了梯度功能材料的各向异性，并通过计算SWC集合的方式减少了计算需要的数据量，实现了梯度功能材料的大规模生成和表达，满足了制造业的需求。
[0009]为解决上述问题，本专利技术采用的一个技术方案为：一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，所述基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法包括：S101：生成SWC集合，并创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例，其中，每个符号Wang cube对应至少两种SWC实例，不同种类的SWC实例的材料属性不同；S102：获取待填充位置的相邻位置的符号Wang cubes填充信息，根据所述符号Wang cubes填充信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube的信息；S103：通过梯度功能材料的材料属性分布函数获取所
述待填充位置的材料属性，根据所述材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取所述SWC实例的填充概率，利用所述填充概率填充所述SWC实例生成所述梯度功能材料。
[0010]进一步地，所述生成SWC集合的步骤具体包括：获取SWC集合中的元素数量，根据所述元素数量创建符号Wang cube和生成每个符号Wang cube的边界面信息。
[0011]进一步地，所述创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例的步骤具体包括：根据边界面信息、材料属性创建每个符号Wang cube对应的微结构几何。
[0012]进一步地，所述根据所述符号Wang cubes填充信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube的信息的步骤具体包括：根据所述符号Wang cubes填充信息判断所述待填充位置的相邻位置是否填充有符号Wang cube；若是，则根据所述相邻位置已填充的符号Wang cube的边界面信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube；若否，则向所述待填充位置随机填充所述符号Wang cube。
[0013]进一步地，所述通过梯度功能材料的材料属性分布函数获取所述待填充位置的材料属性的步骤具体包括：通过材料属性分布函数c=f（x，y，z）获取所述待填充位置的材料属性，其中，c为材料属性，x，y，z分别为所述待填充位置在X、Y、Z轴上的坐标。
[0014]进一步地，所述根据所述材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取所述SWC实例的填充概率的步骤具体包括：通过所述待填充位置的材料属性线性插值计算待填充符号Wang cube对应的不同SWC实例的填充概率。
[0015]进一步地，符号Wang cubes集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例种类为两种，通过P(A)=(b
–
c)/(b
–
a)，P(B)=(c
–
a)/(b
–
a)计算待填充符号Wang cube对应的SWC实例的填充概率，其中，P(A)为第一种SWC实例的填充概率，P(B)为第二种SWC实例的填充概率，c为待填充位置的材料属性，a为第一种SWC实例的材料属性，b为第二种SWC实例的填充概率。
[0016]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提出一种智能终端，所述智能终端包括处理器、存储器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器与所述存储器通信连接，所述处理器根据所述计算机程序执行如上所述的基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法。
[0017]基于相同的专利技术构思，本专利技术还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有程序数据，所述程序数据被用于执行如上所述的基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法。
[0018]相比现有技术，本专利技术的有益效果在于：生成SWC集合并创建集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例，根据待填充位置的相邻位置填充的符号Wang cube确定待填充位置填充的符号Wang cube，并根据材料属性分布函数确定该符号Wang cube对应的SWC实例的填充概率，根据该填充概率进行填充，能够利用SWC方法的非周期性实现材料的随机填充，降低了梯度功能材料的各向异性，并通过设置SWC集合的方式减少了计算需要的数据量，实现了梯度功能材料的大规模生成和表达，满足了制造业的需求。
[0019]附图说明
[0020]图1为本专利技术基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法一实施例的流程图；图2为本专利技术智能终端一实施例的结构图；
tile的邻边颜色一样。通过这种方式铺成的平面具有非周期性（不会在任何方向周期性重复）。
[0033]Wang cubes（王氏立方体）是Wang tiles的自然三维推广，Wang tiles用于填充二维平面；相似的，1个Wang cubes集合可用于填充三维空间。1个Wang cubes集合包括n个Wang cube（也即n个符号Wang cube），以n=21为例。每一个Wang cube是一个边长相等的正六面体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，其特征在于，所述基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法包括：S101：生成SWC集合，并创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例，其中，每个符号Wang cube对应至少两种SWC实例，不同种类的SWC实例的材料属性不同；S102：获取待填充位置的相邻位置的符号Wang cubes填充信息，根据所述符号Wang cubes填充信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube的信息；S103：通过梯度功能材料的材料属性分布函数获取所述待填充位置的材料属性，根据所述材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取所述SWC实例的填充概率，利用所述填充概率填充所述SWC实例生成所述梯度功能材料。2.如权利要求1所述的基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，其特征在于，所述生成SWC集合的步骤具体包括：获取SWC集合中的元素数量，根据所述元素数量创建符号Wang cube和生成每个符号Wang cube的边界面信息。3.如权利要求2所述的基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，其特征在于，所述创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例的步骤具体包括：根据边界面信息、材料属性创建每个符号Wang cube对应的SWC实例。4.如权利要求1所述的基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，其特征在于，所述根据所述符号Wang cubes填充信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube的信息的步骤具体包括：根据所述符号Wang cubes填充信息判断所述待填充位置的相邻位置是否填充有符号Wang cube；若是，则根据所述相邻位置已填充的符号Wang cube的边界面信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube；若否，则向所述待填充位置随机填充所述符号Wang cube。5.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋洋，银鸽，黄伟贤，杜永贤，
申请(专利权)人：广州中望龙腾软件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：