【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于多孔结构设计，具体涉及一种三维闭孔结构生成方法。
技术介绍
1、多孔结构是一种由形成孔隙的棱边和壁面的固体杆或固定板所构成的相互联结的网络体。多孔结构由于其本身的高强度比、高刚度比、抗冲击性强、较好的减震性等特征被广泛应用于机械、建筑、航天、医疗等领域。
2、其中多孔结构的建模方法分为规则多孔结构设计方法和不规则多孔结构设计方法。不规则多孔结构建模难度大，可控性较差。规则多孔结构设计比较简单可以很好的进行力学等方面的性能分析，但是使用规则的孔洞结构来生成任意复杂三维结构方法少，以及对于孔隙率的可调控性也很少。
3、目前对于复杂三维模型生成的三维多孔结构更多的采用的是voronoi方法，但是该方法生成的是不规则的开孔洞结构，且孔隙率分布难以精准调控。同时也有许多采用算法程序来开发的规则的孔洞结构，但是更多的是针对于规则的三维构型。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种三维闭孔结构生成方法，根据目标需要调控孔隙率的分布情况，大大提高了多孔结构的可设计性。与此同时，该设计方法适用于任意复杂的三维结构，具有很强的拓展性和应用性。
2、为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种三维闭孔结构生成方法，包括以下步骤：
4、s1：确定目标多孔结构的三维模型参数，即三维构型的几何信息；
5、s2：设定四面体网格尺寸的大小范围，并选择合适的有限元网格划分算法对三维结构进行四面体网格划分
6、s3：确定目标三维闭孔结构的孔隙率分布；
7、s4：使用闭孔结构生成算法生成目标多孔结构的几何信息。
8、进一步，步骤s1中具体包括：确定目标三维构型的几何参数并将其保存为三维模型文件格式。
9、进一步，步骤s2具体包括以下步骤：
10、s21：将三维模型文件导入到有限元网格划分软件gmesh中；
11、s22：在gmesh中选择合适的有限元网格划分算法，并设置最小和最大四面体网格尺寸；
12、s23：设置完成后对该三维模型进行四面体网格划分，从而得到每个四面体的单元和节点信息。
13、进一步，步骤s3确定目标三维闭孔结构的孔隙率分布，具体包括以下步骤：
14、首先设定每个四面体单元的孔隙率为n为有限元算法所划分四面体单元的数量，ci是一个大于等于0且小于1的常数，i代表第i个四面体，孔隙率分布用以下公式表示：
15、
16、进一步，步骤s4中所述闭孔结构生成算法具体包括以下步骤：
17、s41：读取并处理得到的四面体节点坐标和单元信息；
18、s42：根据孔隙率分布，保持每个四面体单元的体心不变，对大四面体的顶点坐标进行缩放，从而得到新的小四面体的顶点坐标；
19、s43：根据每个大四面体和小四面体单元的八个顶点坐标，首先将一个闭孔四面体孔洞结构分成两部分，即任选一个大的四面体的一个顶点，然后从该顶点开始对闭孔四面体进行二等切分，形成两个非孔洞的实体三维结构；接着对该结构的表面进行三角剖分，即每个实体三维结构的表面都由12个三角形单元组成，另一半实体三维结构也按照本方法生成，即每个闭孔四面体单元都由两个非孔洞的实体三维结构组成，每个实体的三维结构的表面都由12个三角形单元组成；然后将所有的四面体单元都经过上面过程的处理得到多个三角形的单元和节点信息，将这些单元和节点信息同时读入到一个obj文件中，实现使用3d打印来生成的三维闭孔结构，且该三维闭孔结构具有目标孔隙率分布的特征；
20、s44：最终将所生成三维多孔结构的obj文件导入到三维建模软件中查看其多孔结构，如果符合要求则生成满足需求的多孔结构，如果不符合需求，则通过步骤s2调节四面体单元尺寸范围和孔隙率分布进行调节。
21、本专利技术的有益效果在于：本专利技术基于有限元网格划分拓扑算法，能够对任意复杂三维几何构型重生成三维闭孔结构，并且该结构可以根据目标孔隙率的分布来调结构孔洞的大小，生成方法简单且扩展性强，可以节约时间。
22、本专利技术的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
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1.一种三维闭孔结构生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步骤S1中具体包括：确定目标三维构型的几何参数并将其保存为三维模型文件格式。
3.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步骤S2具体包括以下步骤：
4.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步骤S3确定目标三维闭孔结构的孔隙率分布，具体包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步骤S4中所述闭孔结构生成算法具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种三维闭孔结构生成方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步骤s1中具体包括：确定目标三维构型的几何参数并将其保存为三维模型文件格式。
3.根据权利要求1所述的三维闭孔结构生成方法，其特征在于：步...
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