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高性能Voronoi均质梯度多孔结构的拓扑优化方法技术

技术编号:42144474 阅读:22 留言:0更新日期:2024-07-27 00:00
本发明专利技术为高性能Voronoi均质梯度多孔结构的拓扑优化方法,用于先进建造中。采用梯度泊松圆盘采样法生成Voronoi梯度采样点,将Voronoi的多孔单元采样点间距作为泊松圆盘半径,以此作为设计变量,根据结构柔度最小获得的最优杨氏模量来构造多孔结构,既能在总体上体现材料分布的梯度变化,又使得杨氏模量相近的局部区域均匀分布,提高了计算精度,保证了材料分布的合理性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于新材料和新结构,尤其涉及一种高性能voronoi均质梯度多孔结构的拓扑优化方法,用于先进建造中。


技术介绍

1、多孔结构是指由形成孔洞的棱边和壁面的固体杆和固体板所构成的相互联接的网络体。由于具有轻质高强、吸能缓冲、隔音降噪、隔热保温等优点,近年来备受关注且广泛应用于建筑、金属等先进建造领域。多孔结构制造工艺主要有熔融发泡法、钣金成形法、3d打印等。

2、在给定的制造工艺下,多孔结构的力学性能取决于孔单元特征。当结构受到特定荷载作用时,结构内部的应力往往大小分布不均匀,材料性能不能充分发挥。通过合理改变多孔结构的几何形状及其排列,可以有效增强结构力学性能。此外,多孔结构内部复杂的几何形态导致可建造性差。当单元壁厚过小时会导致多孔单元无法制造,或者降低成形质量,这些建造缺陷同样会降低构件的力学性能。

3、梯度多孔结构可分为异质和均质梯度多孔结构两类,均可以根据模型受力条件优化材料分布。异质梯度多孔结构的孔单元壁厚尺寸不固定,存在薄壁单元无法制造的不足;而均质梯度多孔结构的多孔单元壁厚可根据建造技术设为固定常数,能够保证薄本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种高性能Voronoi均质梯度多孔结构的拓扑优化方法,其特征在于,所述拓扑优化方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤3,获得最优杨氏模量的数学模型表述为:

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,n取值范围为1-3。

【技术特征摘要】

1.一种高性能voronoi均质梯度多孔结构的拓扑优化方法,其特征在于,所述拓扑优化方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员:夏令伟周一一才琪
申请(专利权)人:河海大学
类型:发明
国别省市:

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