[发明专利]一种三明治类复合结构的N-N型正则元胞设计方法

权利要求书

1.一种针对三明治类复合结构的N-N型正则元胞设计方法，三明治类复合结构包括上下面板以及上下面板之间的夹芯层元胞，夹芯层元胞是底面为边数为N的正多边形、侧面为等腰梯形或者矩形环绕于底面和顶面之间布置而成的正则元胞；

其特征在于：根据三明治类复合结构的设计要求确定三明治类复合结构的面板及夹芯层元胞的排布，获得夹芯层元胞设计约束；根据夹芯层元胞设计约束，构建夹芯层中元胞的元胞二维展开几何形状特征模型，并计算夹芯层中元胞的元胞二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数、三维可嵌套系数和三维结构参数；方法具体步骤如下：

1)根据用户输入三明治类复合结构的设计要求获得三明治类复合结构的面板尺寸和夹芯层中元胞的排布尺寸；

2)根据三明治类复合结构的面板尺寸和夹芯层中元胞的排布尺寸，计算元胞顶面圆形包容面半径r和底面圆形包容面半径R，作为夹芯层元胞设计约束；

3)根据夹芯层元胞设计约束，构建N-N型正则元胞的二维展开几何形状特征模型，并计算元胞的二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数和三维可嵌套系数并进行判断和调整，再计算元胞二维展开几何形状特征模型的三维结构参数；

所述步骤3)中N-N型正则元胞二维展开几何形状特征模型构建方法具体如下：

6.1)选择正多边形的边数N，N为大于等于3的实数；

6.2)根据三明治类复合结构夹芯层元胞底面圆形包容面半径R，计算N-N型正则元胞底面的正N边形边长L₀：

根据顶面圆形包容面半径r，计算N-N型正则元胞顶面的正N边形边长L₁：

6.3)构建N个下底边边长为L₀、上底边边长为L₁、高为H的等腰梯形作为元胞侧面，并将等腰梯形的底边连接到元胞底面的正N边形各边上，作为元胞二维展开几何形状特征模型；

6.4)计算N-N型正则元胞的二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数β，具体计算公式为：

再采用以下方式进行判断处理：

若β1，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型能够将等腰梯形沿着底面正N边形各边折叠形成N-N正则元胞三维结构；

若β≤1，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型不能形成N-N型正则元胞三维结构，增大等腰梯形的高H使得满足β1；

6.5)采用以下公式计算元胞二维展开几何形状特征模型的三维可嵌套系数：

再采用以下方式进行判断处理：

若α≤1，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型对应的三维结构为可嵌套的N-N型正则元胞；

若α1，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型对应的三维结构为不可嵌套的N-N型正则元胞，增大底面正N边形边长L₀或者减小顶面正N边形边长L₁使满足α≤1；

6.6)计算N-N型正则元胞三维结构高度H_t：

6.7)计算N-N型正则元胞三维结构特征二面角

2.根据权利要求1所述的三明治类复合结构的N-N型正则元胞设计方法，其特征在于：所述的三明治类复合结构是由上下两层面板以及夹在面板之间的夹芯层组成，夹芯层是由N-N型正则元胞构成。

3.根据权利要求1所述的一种三明治类复合结构的N-N型正则元胞设计方法，其特征在于：所述的N-N型正则元胞，是底面为正N边形、顶面为正N边形、侧面为由N个等腰梯形或者矩形环绕于底面和顶面之间布置而成的三维正多面体，各个等腰梯形或者矩形以底面边长为底边且以顶面边长为顶边，在三明治类复合结构中的正则元胞按上下布置方向上下分为两类，分别为正置和倒置，沿面板长边或者短边方向正置和倒置的正则元胞交替布置。

4.根据权利要求1所述的三明治类复合结构的N-N型正则元胞设计方法，其特征在于：所述的三明治类复合结构的设计要求，包括三明治类复合结构的面板尺寸的长边边长a、短边边长b、N-N型正则元胞在矩形面板上沿长边方向正置排布个数n、倒置排布个数m以及沿短边方向正置排布个数p、倒置排布个数q。