[发明专利]一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构及应用

说明书

本发明公开了一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构，该结构通过以下方法获得：包括输入两张T样条曲面，隐式多孔结构函数表达式，曲面离散网格分辨率，曲面间插值网格分辨率；根据曲面离散网格分辨率，将两张T样条曲面等参数分割成离散网格；根据曲面间插值网格分辨率，以及T样条曲面离散网格，在两张T样条曲面之间生成均匀分布的插值网格；根据插值网格以及隐式多孔结构函数表达式，线性插值生成多孔结构；最终将生成的多孔夹芯结构保存为STL格式输出保存。本发明公开了一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构作为机翼壁板材料的应用。

技术领域

本发明属于计算机辅助设计CAD(Computer-aided design)领域，具体涉及一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构及应用。

背景技术

多孔夹芯结构是一种在工程领域广泛应用的新型材料结构，凭借夹芯结构的压缩特性以及面板的延展特性，多孔夹芯在航空航天、建筑等应用场合都有重要的应用。伴随不同物理特性的夹芯架构，多孔夹芯可以作为吸振、隔声、轻量化等功能结构，在保持优良力学性能的同时，最大化的减少材料消耗。航空航天飞行器中广泛运用的蒙皮骨架结构就是多孔夹芯结构应用的典型代表之一。根据夹芯结构的不同种类，常见的多孔夹芯包含点阵夹芯结构、蜂窝夹芯结构、格栅夹芯结构、泡沫夹芯结构等。

当前制备机翼壁板多孔夹芯结构大多采用传统制造工艺，包括熔模铸造、冲压折叠、拉伸成型等方法，制造过程复杂且成本较高。快速成型技术为多孔夹芯结构的制造提供了理想的解决方案，基于增材制造的思想，复杂拓扑形貌的多孔夹芯均可以逐层精确制造。精确可靠的三维模型是快速成型制造性能优良多孔夹芯结构的基础，当前国内外对于多孔夹芯结构的研究大多聚焦在物理性能分析方面以及传统制造工艺，多孔夹芯数字化设计方面研究较少，为数不多的研究初步尝试了在简单平面之间设计生成点阵夹芯的方法，大面积异形自由曲面间多孔夹芯的设计研究较少。

中国专利申请号为CN200910309127.0的发明专利公开了一种纤维增强复合材料四面体点阵夹芯板的干法制备工艺；中国专利申请号为CN201510639359.8的发明专利公开了一种金字塔型复合材料三维点阵夹芯结构的设计方法，以上的专利均是利用传统制造工艺实现夹芯结构的制备。学术论文方面，Gorguluarslan等人针对增材制造提出了一种点阵夹芯结构的设计方法(参见Gorguluarslan R M,Gorguluarslan R M,GandhiUN,et al.Animproved lattice structure design optimization framework considering additivemanufacturing constraints[J].Rapid Prototyping Journal,2017,23(2):305-319.)；Chougrani等人提出一种在给定实体内尽可能简洁地生成夹芯结构的方法，以减少三角面片的使用数量(参见ChougraniL,Pernot J P,Véron P,et al.Lattice structurelightweight triangulation for additive manufacturing[J].Computer-AidedDesign,2017.)

根据文献分析可知，当前的公开的专利或文献主要针对传统制造工艺方法的设计，以及一些简单结构件内部生成点阵多孔结构的设计方法，受限于制造工艺或设计方法，机翼壁板等复杂曲面间难以高效生成多孔夹芯结构，此外，未发现任何关于T样条曲面间多孔夹芯结构设计方法的文献。

发明内容

为了利用快速成型技术实现多孔夹芯结构的制造，本发明提供了一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构及应用。

为实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于T样条曲面的多孔夹芯结构，所述多孔夹芯结构通过以下方法获得：

步骤1：输入两张T样条曲面，隐式多孔结构函数表达式，曲面离散网格分辨率na，曲面间插值网格分辨率nb；