[發(fā)明專利]一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底及其設(shè)計方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011052541.0
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112199790A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉曉穎;朱志彬;黃家贊;王寵寧;岳勇;吳旭陽;謝吉軒;李朋文
• 申請（專利權(quán)）人: 華僑大學(xué)
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F30/23;A43B13/18;G06T7/00;G06T7/136;G06T7/187;G06T19/20;G06F119/14;G06F111/04;G06F111/10
• 代理公司: 廈門市首創(chuàng)君合專利事務(wù)所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;張迪

1.一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于包括：

步驟S1，建立鞋底模型；

步驟S2，選擇鞋底足跟區(qū)作為鞋底優(yōu)化設(shè)計區(qū)域，在鞋底足跟區(qū)分別建立多種不同正多面體多孔結(jié)構(gòu)模型，獲得多種足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型；

步驟S3，分別對多種足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型中的多孔結(jié)構(gòu)設(shè)置不同的參數(shù)，以獲得多組不同孔隙率、相同孔狀類型的足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型；

步驟S4，建立含骨骼、軟組織及筋鍵的足部有限元模型，并將其與多組不同孔隙率、相同孔狀類型的足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型裝配在一起，分別獲得多組不同孔隙率、相同孔狀類型的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底的足部-鞋底系統(tǒng)三維模型；

步驟S5，對多組不同孔隙率、相同孔狀類型的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底的足部-鞋底系統(tǒng)三維模型導(dǎo)入ABAQUS中，并進行網(wǎng)格劃分及邊界條件的設(shè)置，并進行動力學(xué)分析，獲得鞋底的應(yīng)力、位移及應(yīng)變能；

步驟S6，對比不同孔隙率、不同多孔結(jié)構(gòu)類型多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底的最大應(yīng)變能、最大應(yīng)力、最大位移等數(shù)據(jù)，獲得最優(yōu)的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化結(jié)構(gòu)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S2具體包括：

步驟S21：在UG中設(shè)定鞋底足跟區(qū)域；

步驟S22：選定鞋底足跟區(qū)作為多孔結(jié)構(gòu)填充區(qū)域，并在此區(qū)域建立多個足跟區(qū)正多面體陣列填充模型，獲得多種多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底模型；

所述多個足跟區(qū)正多面體陣列填充模型的建立規(guī)則是以邊長為a的正多面體模型，并將其以間距d進行陣列，獲得多個正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底模型；所述多個正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底模型中正多面體的邊長數(shù)不相同。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S3具體包括：

步驟S31：分別制定多組正多面體邊長a與陣列間距d的組合；

步驟S32：重復(fù)執(zhí)行步驟2，使得每一種足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型分別具有一組不同孔隙率、相同孔狀類型的足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S4具體包括：

步驟S41：利用CT掃描技術(shù)，獲得足部的CT掃描數(shù)據(jù)；

步驟S42：將足部CT掃描數(shù)據(jù)導(dǎo)入醫(yī)學(xué)軟件MIMICS中，通過相應(yīng)地蒙板提取、閾值分割、區(qū)域增長、蒙板編輯、3D計算操作，建立起粗糙的足部實體模型；

步驟S43：在Geomagic Studio中采用多邊形處理、構(gòu)造曲面、細(xì)化曲面、光順處理操作，建立光順的足部骨頭模型；

步驟S44：將足部骨頭模型導(dǎo)入UG中，并在UG中構(gòu)建軟組織模型，最后將足部完整模型與多組不同孔隙率、相同孔狀類型的足跟區(qū)正多面體多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底模型裝配在一起，構(gòu)成多組不同孔隙率、相同孔狀類型的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底的足部-鞋底系統(tǒng)三維模型。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S5具體包括：

步驟S51：將步驟S4所述的多組不同孔隙率、相同孔狀類型的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底的足部-鞋底系統(tǒng)三維模型導(dǎo)入到ABAQUS中，在ABAQUS中進行材料屬性賦予、網(wǎng)格劃分及接觸設(shè)置；

步驟S52：設(shè)置系統(tǒng)模型的邊界條件與載荷施加，模擬足部-鞋底系統(tǒng)運動過程，并進行動力學(xué)分析；

步驟S53：分析完成后，獲得鞋底的最大應(yīng)變能、最大應(yīng)力及最大位移數(shù)據(jù)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種正多面體多孔足跟區(qū)填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化設(shè)計方法，其特征在于，所述步驟S6具體包括：

步驟S61：分別對比不同孔隙率、相同多孔結(jié)構(gòu)類型鞋底的最大應(yīng)變能、最大應(yīng)力、最大位移進行對比，獲得不同孔隙率多孔結(jié)構(gòu)類型鞋底最優(yōu)結(jié)構(gòu)；

步驟S62：對步驟S61所述不同多孔結(jié)構(gòu)類型、不同孔隙率多孔結(jié)構(gòu)類型鞋底最優(yōu)結(jié)構(gòu)的最大應(yīng)變能、最大應(yīng)力、最大位移進行對比，獲得最優(yōu)的多孔填充結(jié)構(gòu)鞋底優(yōu)化結(jié)構(gòu)。