基于等参变换的点阵结构随形填充式结构及其设计方法技术

本发明专利技术涉及一种基于等参变换的点阵结构随形填充式结构及其设计方法，该方法采用点阵胞元网格离散以及等参变换的填充设计，不受点阵胞元几何结构的限制，只需要将其进行网格离散，都能通过等参变换的方式，将其填充到三维结构中去，可以根据需要将适合的点阵胞元几何构型利用到异形结构的轻量化设计中来。此外，由于设计时结构是由众多已经经过网格离散后的随形点阵胞元组成，因此在完成点阵填充设计之后，模型可以非常方便的导出为STL文件，用于后续增材制造时的输入模型，便于结构的制造，还可以直接导入各类结构分析软件中，进行力学性能，热学性能等方面的数值分析，给所设计结构的性能预测带来了极大的便利，具有十分重要的工程应用价值。的工程应用价值。的工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于等参变换的点阵结构随形填充式结构及其设计方法


[0001]本专利技术涉及轻量化结构设计
，尤其涉及一种基于等参变换的点阵结构随形填充式结构及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着我国航空航天领域的不断发展，面对复杂的服役环境，对航天器结构的轻量化和多功能水平提出了苛刻的要求。点阵结构因其自身的轻量化与多功能特性，在航空航天领域的关键结构件中得到了广泛的应用，在其他对轻量化要求较高的工程领域也有很大的应用前景。
[0003]目前，在应用中是将结构的整体或部分设计(替换)为点阵结构，能够有效实现结构轻量化。针对外观较为规则的结构，例如，结构整体外形或者所替换部分为平面或规则平滑曲面，则设计相对简单。但在实际结构设计中结构件外形通过具有复杂的曲面外形。而针对异形结构的点阵结构，固定尺寸的点阵胞元将无法保证恰好完整的填充，在结构边界会出现破损单胞。
[0004]针对上述问题，在中国专利申请(申请公布号为：CN108920796A，名称为：一种面向增材制造基于有限元网格的点阵结构构造方法)中给出一种解决方案，“在其方案中首先将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于等参变换的点阵结构随形填充式结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：将待进行点阵结构随形填充设计的结构模型进行空间网格剖分，剖分后得到的每个结构网格单元具有二十个节点，提取各个所述结构网格单元的每个节点在所述结构模型整体坐标系中的坐标；将选定的点阵胞元模型进行空间网格剖分为多个胞元网格单元，获得M个胞元网格单元节点，在所述点阵胞元模型的边界处布置二十个控制点，所述二十个控制点分布在所述边界的棱角处和每条棱边的中心，提取每个所述胞元网格单元节点和每个所述控制点在所述点阵胞元模型局部坐标系中的坐标；通过等参变换将所述胞元网格单元节点在所述点阵胞元模型局部坐标系中的坐标变换为在所述结构模型整体坐标系中的坐标，所述点阵胞元模型填充到所述结构网格单元。2.根据权利要求1所述的基于等参变换的点阵结构随形填充式结构设计方法，其特征在于：所述胞元网格单元节点在所述点阵胞元模型局部坐标系中的坐标变换为在所述结构模型整体坐标系中的坐标通过以下方式计算得到：其中，当均不为0时，i＝1～8，则当时，i＝9,11,13,15，则当时，i＝17,18,19,20，则当时，i＝10,12,14,16，则式中，分别是第i个控制点在所述点阵胞元模型局部坐标系中三个方向上的空间坐标，x
i
,y
i
,z
i
分别是结构网格单元第i个节点在所述结构模型整体坐标系中三个方向上的空间坐标；
遍历所述点阵胞元模型中的M个胞元网格单元节点，完成所述点阵胞元模型在一个所述结构网格单元中的填充，遍历全部所述结构网格单元，完成对所述结构模型的点阵结构随形填充。3.一种基于等...

【专利技术属性】
技术研发人员：段晟昱，雷红帅，王潘丁，方岱宁，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：