[发明专利]一种可指定晶格各向异性性能的晶格结构设计方法

权利要求书

1.一种可指定晶格各向异性性能的晶格结构设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)给定材料M；

2)建立基本晶格单元的拓扑结构，并通过参数化建模得到若干二层晶格模型和若干三层晶格模型；

3)离散化采样得到二层晶格模型的参数与各向异性指数的映射函数并计算所有二层晶格模型的各向异性指数的均值A2_ave；

4)离散化采样得到三层晶格模型的参数与各向异性指数的映射函数并计算所有三层晶格模型的各向异性指数的均值A3_ave；

5)指定待设计晶格的各项异性指数为A，若|A–A3_ave||A–A2_ave|，则选定二层晶格桁架结构作为目标结构，并利用映射函数求得晶格参数；否则选定三层晶格桁架结构作为目标结构，并利用映射函数求得晶格结构设计参数；

6)利用材料M及步骤5)求得的晶格设计参数进行目标晶格设计。

2.根据权利要求1所述的可指定晶格各向异性性能的晶格结构设计方法，其特征在于，步骤3)和步骤4)中晶格模型的各项异性指数通过以下方法获得：

选择材料M的弹性模量与泊松比作为有限元分析的材料定义，利用有限元分析得到晶格的刚度矩阵，按照刚度矩阵对晶格均质化并得到其各向异性指数。

3.根据权利要求1所述的可指定晶格各向异性性能的晶格结构设计方法，其特征在于，步骤2)中，基本晶体单元的拓扑结构选用正八面体桁架的拓扑结构，选定晶格长度L和晶格桁架半径R₀；

首先以正八角桁架的中心为原点(0，0，0)，令d＝L/2，其它点依次为P₁₁(-d,-d,-d)，P₁₂(-d,d,-d)，P₁₃(d,d,-d)，P₁₄(d,-d,-d)，P₁₅(0,0,-d)，P₂₁(0,-d,0)，P₂₂(-d,0,0)，P₂₃(0,d,0)，P₂₄(d,0,0)，P₃₁(-d,-d,d)，P₃₂(-d,d,d)，P₃₃(d,d,d)，P₃₄(d,-d,d)，P₃₅(0,0,d)；

然后将P_ij存入集合Points，生成Points之间的连线；

令ppLength＝|Points[i]-Points[j]|,i,j∈[0,13]若满足则添加两点Points[i]与Points[j]之间的连线；若不满足，则跳过；遍历完成所有点之间的组合，得到正八角桁架的拓扑结构；

同样的，正八面体桁架结构的点依次为(0,0,-d)，(0,-d,0)，(-d,0,0)，(0,0,d)，(0,d,0)，(d,0,0)，利用上述方法建立正八面体桁架的拓扑结构。

4.根据权利要求3所述的可指定晶格各向异性性能的晶格结构设计方法，其特征在于，参数化建模时，将建模过程集成为一个以晶格长度和晶格桁架半径为参数的函数genOctetTruss(cPoint,l,r)，其中，cPoint表示晶格的体心点，l表示晶格边长，r表示晶格桁架半径；利用同样的方法集成正八面体桁架生成函数，指定晶格边长与桁架半径，可得到正八面体桁架结构模型的生成函数为genOctahedron(cPoint,l,r)。