[发明专利]一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底及其设计方法在审
申请号: | 202011052541.0 | 申请日: | 2020-09-29 |
公开(公告)号: | CN112199790A | 公开(公告)日: | 2021-01-08 |
发明(设计)人: | 刘晓颖;朱志彬;黄家赞;王宠宁;岳勇;吴旭阳;谢吉轩;李朋文 | 申请(专利权)人: | 华侨大学 |
主分类号: | G06F30/17 | 分类号: | G06F30/17;G06F30/23;A43B13/18;G06T7/00;G06T7/136;G06T7/187;G06T19/20;G06F119/14;G06F111/04;G06F111/10 |
代理公司: | 厦门市首创君合专利事务所有限公司 35204 | 代理人: | 张松亭;张迪 |
地址: | 362000 福建省*** | 国省代码: | 福建;35 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 正多面体 多孔 足跟 填充 结构 鞋底 及其 设计 方法 | ||
1.一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于包括:
步骤S1,建立鞋底模型;
步骤S2,选择鞋底足跟区作为鞋底优化设计区域,在鞋底足跟区分别建立多种不同正多面体多孔结构模型,获得多种足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型;
步骤S3,分别对多种足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型中的多孔结构设置不同的参数,以获得多组不同孔隙率、相同孔状类型的足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型;
步骤S4,建立含骨骼、软组织及筋键的足部有限元模型,并将其与多组不同孔隙率、相同孔状类型的足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型装配在一起,分别获得多组不同孔隙率、相同孔状类型的多孔填充结构鞋底的足部-鞋底系统三维模型;
步骤S5,对多组不同孔隙率、相同孔状类型的多孔填充结构鞋底的足部-鞋底系统三维模型导入ABAQUS中,并进行网格划分及边界条件的设置,并进行动力学分析,获得鞋底的应力、位移及应变能;
步骤S6,对比不同孔隙率、不同多孔结构类型多孔填充结构鞋底的最大应变能、最大应力、最大位移等数据,获得最优的多孔填充结构鞋底优化结构。
2.根据权利要求1所述的一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于,所述步骤S2具体包括:
步骤S21:在UG中设定鞋底足跟区域;
步骤S22:选定鞋底足跟区作为多孔结构填充区域,并在此区域建立多个足跟区正多面体阵列填充模型,获得多种多孔足跟区填充结构鞋底模型;
所述多个足跟区正多面体阵列填充模型的建立规则是以边长为a的正多面体模型,并将其以间距d进行阵列,获得多个正多面体多孔足跟区填充结构鞋底模型;所述多个正多面体多孔足跟区填充结构鞋底模型中正多面体的边长数不相同。
3.根据权利要求1所述的一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:
步骤S31:分别制定多组正多面体边长a与阵列间距d的组合;
步骤S32:重复执行步骤2,使得每一种足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型分别具有一组不同孔隙率、相同孔状类型的足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型。
4.根据权利要求1所述的一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于,所述步骤S4具体包括:
步骤S41:利用CT扫描技术,获得足部的CT扫描数据;
步骤S42:将足部CT扫描数据导入医学软件MIMICS中,通过相应地蒙板提取、阈值分割、区域增长、蒙板编辑、3D计算操作,建立起粗糙的足部实体模型;
步骤S43:在Geomagic Studio中采用多边形处理、构造曲面、细化曲面、光顺处理操作,建立光顺的足部骨头模型;
步骤S44:将足部骨头模型导入UG中,并在UG中构建软组织模型,最后将足部完整模型与多组不同孔隙率、相同孔状类型的足跟区正多面体多孔填充结构鞋底模型装配在一起,构成多组不同孔隙率、相同孔状类型的多孔填充结构鞋底的足部-鞋底系统三维模型。
5.根据权利要求1所述的一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于,所述步骤S5具体包括:
步骤S51:将步骤S4所述的多组不同孔隙率、相同孔状类型的多孔填充结构鞋底的足部-鞋底系统三维模型导入到ABAQUS中,在ABAQUS中进行材料属性赋予、网格划分及接触设置;
步骤S52:设置系统模型的边界条件与载荷施加,模拟足部-鞋底系统运动过程,并进行动力学分析;
步骤S53:分析完成后,获得鞋底的最大应变能、最大应力及最大位移数据。
6.根据权利要求1所述的一种正多面体多孔足跟区填充结构鞋底优化设计方法,其特征在于,所述步骤S6具体包括:
步骤S61:分别对比不同孔隙率、相同多孔结构类型鞋底的最大应变能、最大应力、最大位移进行对比,获得不同孔隙率多孔结构类型鞋底最优结构;
步骤S62:对步骤S61所述不同多孔结构类型、不同孔隙率多孔结构类型鞋底最优结构的最大应变能、最大应力、最大位移进行对比,获得最优的多孔填充结构鞋底优化结构。
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