[发明专利]一种多胞TPMS多孔结构的实体有限元建模方法及系统

权利要求书

1.一种多胞TPMS多孔结构的实体有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1：对于欲建立的多胞TPMS多孔结构，选定梯度特征胞体组，利用软件建立各单胞网格模型，以网格格式文件导出；

步骤S2：将所述网格格式文件导入有限元建模软件拟合各单胞曲面，将各单胞曲面转换单胞实体，各单胞实体按照原区间位置进行排列；

步骤S3：依据单胞实体自身的曲面间是否呈现面面投射关系，如呈现面面投射关系则记为特征1类单胞实体，否则记为特征2类单胞实体；

步骤S4：对不同特征类单胞实体间的连接界面划分面单元，1类单胞实体的连接界面处理为四边形面单元，2类单胞实体的连接界面处理为二阶三角形面单元；

步骤S5：对单胞实体的其他端界面划分面单元，平行的端界面划分为完全对应的面单元分布；

步骤S6：划分单胞实体的体单元，对1类单胞实体生成六面体体单元，对2类单胞实体生成二阶四面体体单元，合并体单元节点，得到梯度特征胞体组的混合体单元模型；

步骤S7：按区间位置复制传递梯度特征胞体组的混合体单元模型，合并体单元节点，得到欲建立的多胞TPMS多孔结构实体的有限元混合体单元模型。

2.根据权利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模方法，其特征在于，所述步骤S1中以胞体是否相同作为判断标准，选定连续局部区间内的多胞TPMS梯度多孔结构的梯度特征胞体组，利用Mathematica软件分别建立梯度特征胞体组中的各单胞网格模型。

3.根据权利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模方法，其特征在于，所述步骤S2中将各单胞网格模型导入Hypermesh软件中，拟合曲面生成单胞实体，各单胞实体按照原区间位置进行排列。

4.根据权利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模方法，其特征在于，所述步骤S4具体为：

先对1类单胞实体的连接界面划分四边形面单元，再对2类单胞实体的界面处按两个三角形面单元对应1个四边形面单元的形式划分出三角形面单元，1类单胞实体和2类单胞实体的连接界面上面单元节点一一对应，转换阶数为二阶三角形面单元；对1类单胞实体的连接界面在原四边形网格的基础上按照2类单胞实体的连接界面面单元的一阶节点和二阶节点重新划分为四个四边形面单元，同类单胞实体之间连接界面上节点一一对应，面单元划分一致。

5.根据权利要求1所述的多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模方法，其特征在于，所述步骤S6中对1类单胞实体基于已存在的面单元投射六面体体单元，对2类单胞实体基于已存在的面单元生成二阶四面体体单元，合并体单元节点，得到梯度特征胞体组的混合体单元模型。

6.一种多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模系统，其特征在于，用于实现权利要求1-5任意一项所述多胞TPMS梯度多孔结构的实体有限元建模方法，包括

第一模块，用于对欲建立的多胞TPMS多孔结构，选定梯度特征胞体组，利用软件建立各单胞网格模型，以网格格式文件导出；

第二模块，用于将所述网格格式文件导入有限元建模软件拟合各单胞曲面，将各单胞曲面转换单胞实体，各单胞实体按照原区间位置进行排列；

第三模块，用于依据单胞实体自身的曲面间是否呈现面面投射关系，如呈现面面投射关系则记为特征1类单胞实体，否则记为特征2类单胞实体；

第四模块，用于对不同特征类单胞实体间的连接界面划分面单元，1类单胞实体的连接界面处理为四边形面单元，2类单胞实体的连接界面处理为二阶三角形面单元；

第五模块，用于对单胞实体的其他端界面划分面单元，其他端界面是指同一单胞实体除了在梯度胞体组内的连接界面以外的其他端面，平行的端界面划分为完全对应的面单元分布；

第六模块，用于划分单胞实体的体单元，对1类单胞实体生成六面体体单元，对2类单胞实体生成二阶四面体体单元，合并体单元节点，得到梯度特征胞体组的混合体单元模型；

第七模块，用于按区间位置复制传递梯度特征胞体组的混合体单元模型，合并体单元节点，得到欲建立的多胞TPMS多孔结构实体的有限元混合体单元模型。