[发明专利]一种三明治类复合结构的N-1型正则元胞设计方法

权利要求书

1.一种三明治类复合结构的N-1型正则元胞的设计方法，其特征在于：根据三明治类复合结构的设计要求确定三明治类复合结构的面板及夹芯层元胞的排布，获得夹芯层元胞设计约束；根据夹芯层元胞设计约束，构建夹芯层中元胞的元胞二维展开几何形状特征模型，并计算夹芯层中元胞的元胞二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数和三维结构参数；

所述的N-1型正则元胞是底面为正N边形、顶面为一个点、侧面为由N个等腰三角形环绕于底面和顶面之间布置而成的三维正多面体，各个等腰三角形的底边连接于正N边形的各个边；

方法具体步骤如下：

1)根据用户输入三明治类复合结构的设计要求获得三明治类复合结构的面板尺寸和夹芯层中元胞的排布尺寸；

2)根据三明治类复合结构的面板尺寸和夹芯层中元胞的排布尺寸，计算元胞底面圆形包容面半径r，作为夹芯层元胞设计约束；

3)根据夹芯层元胞设计约束，构建元胞的二维展开几何形状特征模型，并计算元胞的二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数并进行判断和调整，再计算元胞二维展开几何形状特征模型的三维结构参数；

所述三维结构参数包括元胞的三维结构高度H_t和特征二面角

所述步骤3)中，具体为：

3.1)选择正多边形的边数N，N为大于等于3的实数；

3.2)根据元胞底面圆形包容面半径r的夹芯层元胞设计约束，计算元胞底面正N边形的边长：

其中，r表示元胞底面圆形包容面半径，L_N表示元胞底面的底边边长；

3.3)构建N个底边边长为L_N、高为H的等腰三角形作为元胞侧面，并将等腰三角形的底边连接到元胞底面的正N边形各边上，作为元胞二维展开几何形状特征模型；

3.4)采用以下公式计算元胞二维展开几何形状特征模型的三维可成形系数：

再采用以下方式进行判断处理：

若Hα，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型能够将等腰三角形沿着底面正N边形各边折叠形成N-1型正则元胞三维结构；

若H≤α，则设计的元胞二维展开几何形状特征模型不能形成N-1型正则元胞三维结构，增大等腰三角形的高H使得满足Hα；

3.5)计算N-1型正则元胞三维结构高度H_t：

3.6)计算N-1型正则元胞三维结构特征二面角

2.根据权利要求1所述的一种三明治类复合结构的N-1型正则元胞的设计方法，其特征在于：所述的三明治类复合结构是由上下两层面板以及夹在面板之间的夹芯层组成，夹芯层是由N-1型正则元胞构成。

3.根据权利要求1所述的一种三明治类复合结构的N-1型正则元胞的设计方法，其特征在于：所述的三明治类复合结构的设计要求，包括三明治类复合结构的面板尺寸的长边边长a、短边边长b以及N-1型正则元胞在面板上沿长边方向排布个数n和沿短边方向排布个数m。

4.根据权利要求1所述的一种三明治类复合结构的N-1型正则元胞的设计方法，其特征在于：所述步骤2)中，元胞底面圆形包容面半径r计算公式为：

其中，a表示长边边长，b表示短边边长，n、m分别表示元胞在面板上沿长边、短边方向排布个数。