[发明专利]一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法

权利要求书

1.一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、选取两种或两种以上点阵结构胞元；

步骤二、完成代表性体积单元设计，将代表性体积单元进行阵列，完成混杂点阵结构设计；

步骤三、采用步骤一选择两种基础胞元，按步骤二的设计进行组合，形成一系列混杂胞元结构；

步骤四、制造步骤三中的一种结构，并利用落锤试验机进行动态压缩试验；

步骤五、利用动力学有限元仿真软件对步骤四的试样进行有限元分析，将结果与试验结果对比，获得可靠仿真参数；

步骤六、依靠步骤五种获取的可靠仿真参数，建立步骤三中其它混杂点阵结构有限元模型并仿真，获得所有结构的承载力曲线；

步骤七、评估协调变形混杂胞元点阵结构吸能表现，获取最优胞元结构，验证节点刚度梯度机制的有效性。

2.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤一的实现方法为：

单胞结构中节点接入短柱的数量的不同会使得节点刚度不同，故所选取的胞元结构中，至少存在一种胞元，该胞元的所有节点的配位数不尽相同，以此作为产生节点刚度梯度的基础。

3.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤二的实现方法为：

将步骤一所选择出的不同单胞进行组合，形成可阵列为不同混杂点阵结构的不同代表性体积单元；此处不同胞元在连接时，各自的接触面上应有相互对应的节点，以保证不同胞元能够正常装配连接；由于两种胞元各自的节点配位数不同，所以不同的拼接方案会产生拥有不同配位数的节点；这就在代表性体积单元内部产生了不同的节点刚度梯度分布。

4.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤三的实现方法为：

按照步骤一要求，分别选择八角点阵单胞与修正的内凹六边形单胞作为形成混杂点阵结构的基本胞元。按照步骤二要求，将八角点阵胞元与修正的内凹六边形胞元进行组合，构建出T0-T4共5种混杂点阵结构。

5.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤四的实现方法为：

利用电子束熔融增材制造技术，制造T0-T4结构中的T1结构，并利用落锤试验机对T1结构的动态力学性能进行测试，获取其承载力曲线。

6.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤五的实现方法为：

a)有限元建模：根据混杂点阵结构几何模型，利用梁单元进行有限元建模；

b)仿真分析：根据实际试验工况确定仿真加载速度，得到有限元结构的承载力时间曲线；

c)获取参数：通过选取适合的仿真参数使得试验与仿真曲线吻合，获得可靠仿真参数。

7.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤六的实现方法为：

提取步骤五的可靠仿真参数，建立步骤三中T1-T4共4种混杂点阵结构有限元模型并仿真，获得所有结构的承载力曲线。

8.如权利要求1所述的一种基于节点刚度梯度机制的点阵结构优化方法，其特征在于：步骤七的实现方法为：

a)吸能指标计算：根据仿真结果，计算T0-T4所有结构的承载力效率(FEA)以及能量吸收(EA)；

b)节点刚度梯度有效性：通过对比所有结构的变形模式和吸能表现，并联系各结构不同的节点刚度梯度，验证节点刚度梯度机制的有效性；

c)优化结果：选出具有最优吸能表现的混杂点阵结构，完成基于节点刚度梯度机制实现点阵结构优化。