[发明专利]一种多层球结构的设计方法

权利要求书

1.一种多层球结构的设计方法，其特征在于，应用于黑匣子，包括如下步骤：

获取所需制造的多层球结构的具体结构参数，包括根据保护对象尺寸计算多层球结构最内壳层形成的安全空间大小，根据安装区域限制条件计算所述多层球结构的最外壳层的大小，根据载荷和安全系数要求计算所述多层球结构的层数、壳层壁厚和相邻壳层的间隙大小；

获取所述多层球结构中相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度；

利用建模软件基于所述结构参数、填充数量和填充密度对所述多层球结构进行参数化建模；

利用仿真软件对所述多层球结构的整体结构强度和刚度进行仿真校核；

根据仿真结果，对所述多层球结构进行优化；

根据所优化结果制作所述多层球结构。

2.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，在获取相邻壳层的间隙内填充物的填充数量和填充密度时，依据每个壳层比表面积、相邻壳层间隙内填充物均匀填充要求以及3D打印技术的要求进行。

3.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，利用建模软件进行参数化建模时，采用空间曲线阵列方法对相邻壳层间隙内均匀填充的填充物进行设计。

4.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，在多层球结构进行优化过程中，采用目标驱动优化技术对所述多层球结构的质量和性能进行优化，所述目标驱动优化技术的优化参数为所述多层球结构的层数、壳层壁厚、相邻壳层的间隙大小、填充物的填充数量和填充物的填充密度的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，所述制作所述多层球结构具体为：将优化结果数据导入到3D打印成型设备中，利用3D打印技术制作所述多层球结构。

6.根据权利要求1所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，所述填充物的填充密度是由外层间隙到内层间隙逐步增大或者各个间隙内填充物的填充密度相同。

7.根据权利要求1-6任一项所述的多层球结构的设计方法，其特征在于，所述填充物为蜂巢结构、开孔泡沫、闭孔泡沫或点阵结构的胞元结构填充物。