一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统技术方案

一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，包括两个填充模块，分别为基于有符号距离场的直接填充模块与基于等参单元法映射的随形填充模块；所述基于有符号距离场的直接填充模块用于离散化网格/目标模型距离场的创建、三周期极小曲面距离场的创建和距离场布尔运算；所述基于等参单元法映射的随形填充模块用于目标模型六面体网格划的创建、三周期极小曲面基本胞元的创建和等参单元法映射；根据不同应用场景确定设计需求，选择适用于任务的直接填充模块或随形填充模块；本发明专利技术以应用场景为导向，可实现高效构建各种简单或复杂的TPMS定制化模型，适用于先进换热器、能量储存或转换装置、生物植入物、航空航天、吸声吸能等多种领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及三维隐式建模与工业设计制造，特别涉及一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统。

技术介绍

1、随着经济全球化和节能减排意识的不断加深，绿色低碳发展已成为世界各国的普遍共识。在“双碳”目标的指引下，制造业数字化、智能化、绿色化协同发展成为建设制造强国的重要指南。近年来快速发展的增材制造技术为制造业深化改革注入新的活力。增材制造技术颠覆了传统制造的设计理念和生产模式，尤其体现在个性化、轻量化设计和制造方面。增材制造显著降低了产品重量和所需材料，降低生产成本的同时，也减少了二氧化碳的排放。其中，多孔结构在个性化、轻量化中占着举足轻重的地位。相较于传统的多孔结构(随机泡沫结构、桁架结构和薄壁结构等)，三周期极小曲面(triply periodic minimalsurfaces,tpms)是一种自支撑曲面结构并且具有平均曲率为零的特点，能够避免因形态突变导致的应力集中，也有利于被增材制造。该曲面结构由数学公式精确表达，能够定制个性化孔隙率、孔隙大小和拓扑形态等几何特征。同时，该结构还具有优异的机械性能、渗透性能和扰流能力等，因而备受关注。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，包括两个填充模块，分别为基于有符号距离场的直接填充模块与基于等参单元法映射的随形填充模块；

2.根据权利要求1所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述的基于有符号距离场的直接填充模块，其功能操作包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述步骤S1a中引入截断距离快速计算离散网格点到目标模型的有符号距离场φGEO的具体方法为：

4.根据权利要求2所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高...

【技术特征摘要】

1.一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，包括两个填充模块，分别为基于有符号距离场的直接填充模块与基于等参单元法映射的随形填充模块；

2.根据权利要求1所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述的基于有符号距离场的直接填充模块，其功能操作包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述步骤s1a中引入截断距离快速计算离散网格点到目标模型的有符号距离场φgeo的具体方法为：

4.根据权利要求2所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述步骤s2a中根据设计需求选取设计模块，设计模块包括简单填充、复杂填充以及径向填充；

5.根据权利要求4所述的一种面向多应用场景的三周期极小曲面结构高效设计系统，其特征在于，所述复杂填充是指在目标模型的指定子填充域内进行个性化设计，可填充任意类型和几何参数的tpms结构，并且相邻子填充结构实现平滑连接的填充方法，具体步骤如下：...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐桂华，宁翰宇，黄卫士，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：