[发明专利]基于球单元的可变形结构的设计方法

摘要

本发明提供了一种基于球单元的可变形结构的设计方法，包括如下步骤（1）建立参数化多孔结构数据库，对不同种类、大小、特征形貌、密度分布、组合方式下的多孔结构进行力学性能分析，建立参数化结构与力学性能的对应关系；（2）根据设计要求建立部件的三维实体模型，对其在设计要求的工况下进行有限元分析，得出部件的应力分布与力学性能相关的参数。本发明的有益效果是本发明需要结合产品设计需求选择合适的位置设计球单元多孔网状结构，并将应力集中处和需变形处下的球单元不固定连接，甚至添加润滑油增强相互运动，进而设计出可变形的、具有优良力学性能和物理特性的产品。

主权项

一种基于球单元的可变形结构的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立参数化多孔结构数据库，对不同种类、大小、特征形貌、密度分布、组合方式下的多孔结构进行力学性能分析，建立参数化结构与力学性能的对应关系；(2)根据设计要求建立部件的三维实体模型，对其在设计要求的工况下进行有限元分析，得出部件的应力分布与力学性能相关的参数；(3)对步骤(2)获得的力学参数进行数据分析、归纳整理，得到系统性、综合性的力学问题和优化导向，形成设计目标；(4)根据所得有限元应力分析结果，针对产品中不同区域对力学性能的差异要求，调整参数化单元体结构的种类、大小、特征形貌、密度分布、组合方式，构建符合力学性能要求的结构模型；(5)根据步骤(4)中形成的内部结构模型进行基于球单元的多孔网状结构设计，选择合适的球单元设计自由度，将应力集中处和需变形部位下填充的球单元不固定连接，设计出可变形的亚表面多孔网状结构；(6)对步骤(5)中设计出的结构，进行计算机仿真分析和相关测试验证部件是否满足设计需求；(7)依据优化设计的有限元分析结果，转换成可用于增材制造的数据格式，采用增材制造方法进行成型，即得可变形的有优良力学性能和物理特性的零部件。