非均匀中空立方体蜂窝结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种非均匀中空立方体蜂窝结构及其设计方法，非均匀中空立方体蜂窝结构包括多个胞元结构，每个蜂窝胞元外形为立方体，内部为中空腔体，各胞元外形尺寸相同，胞元壁厚由胞元相对密度确定，胞元内心和中空腔体内心重合；中空蜂窝胞元沿三维坐标轴方向排列组成实体设计域。本发明专利技术具有良好的轻质高强性能，与二维蜂窝结构相比，能满足空间多方向载荷条件，与实心结构相比，能有效减少材料用量，实现材料的合理分布，从而实现结构的轻量化。从而实现结构的轻量化。从而实现结构的轻量化。

【技术实现步骤摘要】
非均匀中空立方体蜂窝结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及工程结构设计与优化领域，更具体地说，涉及一种非均匀中空立方体蜂窝结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]蜂窝结构是一种多孔结构，是一种由孔洞构成的网络结构，这些孔洞是相互贯通或各自封闭的，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。蜂窝结构是一种节省材料的同时又保证较强比强度和比刚度的结构。
[0003]文献“赵芳垒，敬石开，刘晨燕.基于局部相对密度映射的变密度多孔结构设计方法.机械工程学报，2018，10(19):121
‑
128.”提出了一种基于拓扑优化局部相对密度映射的变密度多孔结构设计方法，将拓扑优化的密度信息映射到多孔结构单元并根据映射的相对密度生成变密度多孔结构。
[0004]中国专利CN107885929A公开了一种非均匀类蜂窝结构设计方法，其技术方案是首先建立类蜂窝胞元的拓扑形式，选取胞元壁厚作为设计变量，采用均匀化理论预测类蜂窝胞元的材料等效性能，建立胞元壁厚与材料弹性常数之间的函数关系。然后在优化过程中引入材料用量约束，以结构整体刚度最本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种非均匀中空立方体蜂窝结构，包括多个胞元结构，其特征在于，每个蜂窝胞元外形为立方体，内部为中空腔体，各胞元外形尺寸相同，胞元内心和中空腔体内心重合，中空蜂窝胞元沿三维坐标轴方向排列组成实体设计域。2.根据权利要求1所述的非均匀中空立方体蜂窝结构，其特征在于，所述中空腔体为立方体和/或球体。3.根据权利要求1所述的非均匀中空立方体蜂窝结构，其特征在于，所述非均匀中空立方体蜂窝结构由3D打印成型方式制成。4.一种权利要求1所述的非均匀中空立方体蜂窝结构的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：首先对设计域进行拓扑优化，并将每一个蜂窝胞元内心和拓扑优化微单元内心附上坐标，基于拓扑优化设计域微单元和蜂窝结构设计域胞元的距离关系构建映射关系，将拓扑优化结果的密度信息映射到蜂窝结构胞元的相对密度参数上，胞元相对密度为胞元材料体积与胞元外形体积之比，进而获取中空腔体体积和端点坐标或胞元壁厚参数，进而转化为非均匀中空立方体蜂窝结构设计结果。5.根据权利要求4所述的非均匀中空立方体蜂窝结构的设计方法，其特征在于，所述中空腔体为立方体，该立方体的位置由8个端点坐标确定，胞元6个面上的壁厚相等。6.根据权利要求5所述的非均匀中空立方体蜂窝结构的设计方法，其特征在于，所述立方体8个端点坐标确定方法如下：立方体蜂窝胞元内心坐标设置为O
i
(X
i
，Y
i
，Z
i
),其边长设置为a，蜂窝胞元内立方空腔的边长为b
i
，蜂窝胞元的壁厚为t
i
；...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐峰祥，徐智钊，牛小强，潘宇雄，田浩东，毛锐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：