[發(fā)明專利]一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210104871.2
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN114528640A
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 戴寧;張?zhí)祚Y;郭策;柏久陽;胡偉葉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué);南京晨光集團(tuán)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06T17/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

1.一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1：根據(jù)鱟殼力學(xué)本構(gòu)模型，設(shè)計(jì)三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)作為仿生芯體，用于等效替代鱟殼中的多孔芯體；

步驟2：采用仿真方法對(duì)仿生芯體進(jìn)行增韌分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)，得到仿生芯體的最優(yōu)長徑比的取值范圍；

步驟3：設(shè)置頂部蒙皮和底部蒙皮，在頂部和底部蒙皮之間的空隙處再增設(shè)蒙皮，將仿生芯體與相鄰兩層蒙皮進(jìn)行耦合，得到多層級(jí)的高韌性仿生微結(jié)構(gòu)；

步驟4：將步驟3的高韌性仿生微結(jié)構(gòu)設(shè)置為舵翼的形狀；

步驟5：結(jié)合3D打印工藝最終制備出基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，所述步驟1中的鱟殼力學(xué)本構(gòu)模型具體為：

E^*＝c_hE_h(l_h/d_h)^-i’

其中，E^*是鱟殼芯體的楊氏模量，c_h是鱟殼芯體結(jié)構(gòu)的形狀因子，E_h是鱟殼芯體原材料的楊氏模量，l_h是桿長，d_h是桿徑，l_h/d_h是鱟殼芯體的長徑比，i’是多項(xiàng)式的階數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，所述步驟1采用回歸分析法建立三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，該回歸分析法建立了仿生芯體的長徑比l/d與等效彈性模量E以及等效剛度K之間的數(shù)學(xué)模型，該模型代表的仿生芯體與鱟殼力學(xué)模型的形式一致，該模型具體如下：

其中，c_i是常數(shù)，l是仿生芯體的桿長，l/d是仿生芯體的長徑比，d為仿生芯體的桿徑，n為多項(xiàng)式階數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，所述步驟2采用損傷演化模型對(duì)仿生芯體的塑性變形能力和斷裂韌性進(jìn)行仿真分析，從而對(duì)仿生芯體的長徑比l/d進(jìn)行優(yōu)化，獲取最優(yōu)長徑比l/d的取值范圍。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，所述步驟2中，仿生芯體的最優(yōu)長徑比的取值范圍為5.8～8.4。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于高韌性仿生微結(jié)構(gòu)的舵翼設(shè)計(jì)制作方法，其特征在于，所述步驟4中在3D打印加工前，增設(shè)排粉孔；加工完成后，則進(jìn)行退火熱處理和去支撐處理。