[發(fā)明專利]一種多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110351410.0
• 申請(qǐng)日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113177334A
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔承云;陳璐;沈鵬;馮森;魏禮禎;崔熙貴
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23;G06T17/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：對(duì)于欲建立的多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)，選定梯度特征胞體組，利用軟件建立各單胞網(wǎng)格模型，以網(wǎng)格格式文件導(dǎo)出；

步驟S2：將所述網(wǎng)格格式文件導(dǎo)入有限元建模軟件擬合各單胞曲面，將各單胞曲面轉(zhuǎn)換單胞實(shí)體，各單胞實(shí)體按照原區(qū)間位置進(jìn)行排列；

步驟S3：依據(jù)單胞實(shí)體自身的曲面間是否呈現(xiàn)面面投射關(guān)系，如呈現(xiàn)面面投射關(guān)系則記為特征1類單胞實(shí)體，否則記為特征2類單胞實(shí)體；

步驟S4：對(duì)不同特征類單胞實(shí)體間的連接界面劃分面單元，1類單胞實(shí)體的連接界面處理為四邊形面單元，2類單胞實(shí)體的連接界面處理為二階三角形面單元；

步驟S5：對(duì)單胞實(shí)體的其他端界面劃分面單元，平行的端界面劃分為完全對(duì)應(yīng)的面單元分布；

步驟S6：劃分單胞實(shí)體的體單元，對(duì)1類單胞實(shí)體生成六面體體單元，對(duì)2類單胞實(shí)體生成二階四面體體單元，合并體單元節(jié)點(diǎn)，得到梯度特征胞體組的混合體單元模型；

步驟S7：按區(qū)間位置復(fù)制傳遞梯度特征胞體組的混合體單元模型，合并體單元節(jié)點(diǎn)，得到欲建立的多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)實(shí)體的有限元混合體單元模型。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S1中以胞體是否相同作為判斷標(biāo)準(zhǔn)，選定連續(xù)局部區(qū)間內(nèi)的多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的梯度特征胞體組，利用Mathematica軟件分別建立梯度特征胞體組中的各單胞網(wǎng)格模型。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S2中將各單胞網(wǎng)格模型導(dǎo)入Hypermesh軟件中，擬合曲面生成單胞實(shí)體，各單胞實(shí)體按照原區(qū)間位置進(jìn)行排列。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S4具體為：

先對(duì)1類單胞實(shí)體的連接界面劃分四邊形面單元，再對(duì)2類單胞實(shí)體的界面處按兩個(gè)三角形面單元對(duì)應(yīng)1個(gè)四邊形面單元的形式劃分出三角形面單元，1類單胞實(shí)體和2類單胞實(shí)體的連接界面上面單元節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，轉(zhuǎn)換階數(shù)為二階三角形面單元；對(duì)1類單胞實(shí)體的連接界面在原四邊形網(wǎng)格的基礎(chǔ)上按照2類單胞實(shí)體的連接界面面單元的一階節(jié)點(diǎn)和二階節(jié)點(diǎn)重新劃分為四個(gè)四邊形面單元，同類單胞實(shí)體之間連接界面上節(jié)點(diǎn)一一對(duì)應(yīng)，面單元?jiǎng)澐忠恢隆?/p>

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，其特征在于，所述步驟S6中對(duì)1類單胞實(shí)體基于已存在的面單元投射六面體體單元，對(duì)2類單胞實(shí)體基于已存在的面單元生成二階四面體體單元，合并體單元節(jié)點(diǎn)，得到梯度特征胞體組的混合體單元模型。

6.一種多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模系統(tǒng)，其特征在于，用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述多胞TPMS梯度多孔結(jié)構(gòu)的實(shí)體有限元建模方法，包括

第一模塊，用于對(duì)欲建立的多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)，選定梯度特征胞體組，利用軟件建立各單胞網(wǎng)格模型，以網(wǎng)格格式文件導(dǎo)出；

第二模塊，用于將所述網(wǎng)格格式文件導(dǎo)入有限元建模軟件擬合各單胞曲面，將各單胞曲面轉(zhuǎn)換單胞實(shí)體，各單胞實(shí)體按照原區(qū)間位置進(jìn)行排列；

第三模塊，用于依據(jù)單胞實(shí)體自身的曲面間是否呈現(xiàn)面面投射關(guān)系，如呈現(xiàn)面面投射關(guān)系則記為特征1類單胞實(shí)體，否則記為特征2類單胞實(shí)體；

第四模塊，用于對(duì)不同特征類單胞實(shí)體間的連接界面劃分面單元，1類單胞實(shí)體的連接界面處理為四邊形面單元，2類單胞實(shí)體的連接界面處理為二階三角形面單元；

第五模塊，用于對(duì)單胞實(shí)體的其他端界面劃分面單元，其他端界面是指同一單胞實(shí)體除了在梯度胞體組內(nèi)的連接界面以外的其他端面，平行的端界面劃分為完全對(duì)應(yīng)的面單元分布；

第六模塊，用于劃分單胞實(shí)體的體單元，對(duì)1類單胞實(shí)體生成六面體體單元，對(duì)2類單胞實(shí)體生成二階四面體體單元，合并體單元節(jié)點(diǎn)，得到梯度特征胞體組的混合體單元模型；

第七模塊，用于按區(qū)間位置復(fù)制傳遞梯度特征胞體組的混合體單元模型，合并體單元節(jié)點(diǎn)，得到欲建立的多胞TPMS多孔結(jié)構(gòu)實(shí)體的有限元混合體單元模型。