[发明专利]基于Grasshopper与UG二次开发的多孔结构建模方法

说明书

本发明公开了一种基于Grasshopper与UG二次开发的多孔结构建模方法，通过Grasshopper与UG二次开发的结合，使用Rhinoceros软件建立复杂多孔结构三维框架，通过UG二次开发程序将三位框架扩展成实体模型，完成多孔结构的建模。本方法解决了目前不规则多孔结构设计与建模方面建模难度大、可控性较差等不足，在开发复杂模型尤其是多孔结构模型上有着极大的便利性和可操控性。

技术领域

本发明涉及一种多孔结构建模方法，特别是涉及到一种基于Grasshopper与UG二次开发的多孔结构建模方法。

背景技术

多孔结构(Porous Structure)是一种由形成孔隙的棱边和壁面的固体杆或固定板所构成的相互联结的网络体。这些多孔结构在物理、化学、力学、生物学等方面有着特殊性质和重要作用。多孔结构作为一种特殊结构和功能材料，在过滤和分离、能量吸收、热交换、电磁屏蔽、生物材料等方面有着独特的优势，广泛应用于航空航天、汽车、化工、生物医疗等领域。多孔结构的建模方法分为规则多孔结构设计方法和不规则多孔结构设计方法，规则多孔结构设计方法简单但是设计自由度受限，不规则多孔结构具有仿生学特性优势、能实现复杂结构和梯度结构的特性，但是建模难度大、可控性较差。需要寻找一种设计方法简单易行、设计自由度高且几何参数可控的多孔结构设计方法。

UG NX是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构，UG二次开发是利用程序语句实现建模与辅助建模的快捷操作，给UG NX提供了更加丰富的功能，让复杂的建模过程简单化。然而，随着增材制造技术的日趋成熟，对于三维零件的建模设计产生了颠覆性的改变，对于省材、省时、轻量化、多孔化的要求日益增多，传统的建模方式不能快速响应这种变化趋势。工艺的升级换代也就要求设计方式的换代，尤其是针对多孔化问题，严重制约了产品的优化设计。Grasshopper(简称GH)是一款在Rhinoceros软件环境下运行的采用程序算法生成模型的插件，与传统建模工具相比，GH的最大的特点是可以向计算机下达更加高级复杂的逻辑建模指令，使计算机根据拟定的算法自动生成模型结果，但是在Rhinoceros中无法生成实体模型，也就无法对模型进行进一步处理。因此需要将Grasshopper与UG二次开发相结合，目前现有技术中尚没有这种技术方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种基于Grasshopper与UG二次开发的多孔结构建模方法，解决了目前不规则多孔结构设计与建模方面建模难度大、可控性较差等不足，在开发复杂模型尤其是多孔结构模型上有着极大的便利性和可操控性。

技术方案：本发明所述的一种基于Grasshopper与UG二次开发的多孔结构建模方法包括以下步骤：

(1)绘制目标物体的三维模型，并将三维模型导入到Rhinoceros三维建模软件中；

(2)使用Grasshopper插件中的可视化编程算法建立三维离散点阵；

(3)使用步骤(1)中所述的三维模型对步骤(2)中所述的三维离散点阵进行分割，删去三维模型外的部分，使所述三维离散点阵随形化；

(4)使用步骤(3)中所述的离散点阵生成多孔结构三维框架，并将框架导入至UG中；

(5)使用Grip程序在UG中围绕多孔结构三维框架中的每一根曲线建立柱状结构，完成建模操作，得到具有所需外形的多孔结构实体模型。

为了使多孔结构框架具有随机性，步骤(3)中所述的三维离散点阵是在空间中生成的随机离散点阵。

为了进一步增强多孔结构框架的随机性和连通性，步骤(4)中所述的多孔结构三维框架可以是泰森多边形三维框架，泰森多边形三维框架具有易于数值计算生成、随点的位置变化而变化的随机性和整体结构具有流通性的优点。