[发明专利]一种轻质点阵结构参数化建模仿真方法

说明书

本发明提供了一种轻质点阵结构参数化建模仿真方法，通过构建点阵结构冲击仿真模型，并采用嵌锁工艺制备点阵结构，选定两个特殊位置作为冲击点；点阵结构冲击仿真试验，通过试验结果与数值模拟结果对比导入模型合理性；采用控制变量法，对不同冲击角度下的点阵结构进行损伤试验，并推导出相同能量下冲击角度与点阵结构消耗能量的关系；通过结合锥台点阵块T导入压缩试验数据，并在锥台点阵块壳单元中精细仿真和运算；通过改变锥台点阵块的参数，对点阵块吸能能力进行建模，并进行仿真求解；建立轻质点阵材料的等几何分析数学模型，以结构材料一体化几何模型直接输入，得到仿真分析结果。

技术领域

本发明涉及轻质点阵结构参数化建模仿真领域，具体而言，涉及一种轻质点阵结构参数化建模仿真方法。

背景技术

近年来，随着增材制造技术在制造业公司中的迅速普及和发展，点阵结构、流体通道等复杂零件的大规模生产成为可能。点阵结构是一种模拟微观晶体点阵构型而构造的有序超轻多孔结构，具有体积密度小、比表面积大、比力学性能高等特点，广泛应用于航空航天、石油化工、机械制造等领域。然而目前针对点阵结构现有造型方法和分析工具的不完善，阻碍了点阵结构的在各领域的应用进程。

中国发明专利(申请号：CN202110906843.8)所提出的一种复杂点阵结构体参数化造型方法，首先给出点阵结构的骨架模型。将其分割为分支结点、连接结点和末端结点三种结点类型。分支结点使用基于骨架感知的内六面体组生成机制和基于过渡曲面采样拟合插值的外六面体组映射机制综合构建。连接结点使用多截面组的放样体造型构建。末端结点使用单截面组的拉伸体或扫掠体造型构建。结点模型匹配骨架拓扑信息经过拼接和周期性阵列得到点阵结构体参数化模型。

但是现有的轻质点阵结构参数化建模仿真存在需要改进的地方，首先就是现有的轻质点阵结构参数化建模仿真缺少对点阵结构冲击动力学模型对仿真以不同角度点阵结构的过程进行了数值参数化模拟。因此我们对此做出改进，提出一种轻质点阵结构参数化建模仿真方法。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前存在的背景技术提出的问题，为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：一种轻质点阵结构参数化建模仿真方法，包括以下步骤：

步骤1、构建点阵结构冲击仿真模型，并采用嵌锁工艺制备点阵结构，选定两个特殊位置作为冲击点；

步骤2、点阵结构冲击仿真试验，通过试验结果与数值模拟结果对比，并导出对比结果，基于点阵结构冲击动力学模型对仿真以不同角度侵穿点阵结构的过程进行数值参数化模拟，模拟函数为

其中n_p为点阵结构冲击次数，J_S为点阵结构指数，L_m为指数常数，K_S为指数系数，ψ_r为点阵结构角度系数。

步骤3、采用控制变量法，对不同冲击角度下的点阵结构进行损伤试验，并模拟推算出相同能量下冲击角度与点阵结构消耗能量的关系；

点阵结构消耗能量关系函数为：

其中，T_Ss为点阵结构函数，C₂为点阵结构常数，T_rs为点阵结构时间指数函数。

作为本发明优选的技术方案，步骤4、参数化建模模拟对轻质点阵材料点阵结构间不同界面条件和面板与轻质点阵结构连接处不同界面条件对点阵结构吸能特性，点阵结构内界面条件对吸能特性的影响，层合板层间条件在合适的值才能表现出层合板整体最大强度。

作为本发明优选的技术方案，步骤5、胶膜界面强度高，点阵结构面板损伤面积大，并且中间点阵胞体发生不完全断裂比发生完全断裂对下层面板失效面积的影响更大。