[发明专利]基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质

说明书

本发明提供一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质，该方法包括：S101：生成SWC集合以及集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例；S102：获取相邻位置的SWC实例填充信息，根据填充信息确定待填充符号Wang cube的信息；S103：通过材料属性分布函数获取待填充位置的材料属性，根据材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取填充概率，利用填充概率填充SWC实例生成梯度功能材料。本发明在SWC方法之上实现了根据材料属性的随机填充，降低了梯度功能材料的各向异性，减少了数据量，实现了梯度功能材料的大规模生成和表达。

技术领域

本发明涉及梯度功能材料建模技术领域，尤其涉及一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质。

背景技术

随着增量制造(Additive manufacturing)技术的发展，许多材料可以在0.1mm尺度被打印出来。在这个尺度下制造的微结构可以被用来改变材料的诸多特性，例如弹性、强度、导电性以及重量。通过改变微结构的分布，人们可以打印出具有在不同位置分布着不同材料属性的FGM（functionally gradient materials，梯度功能材料）。然而，设计以及制造带有微结构的零件是一个多尺度（multi-scale）问题。在零件设计尺度和微结构尺度差距大的情况下，传统设计方法需要的数据量巨大，不足以满足制造业的需求。

一方面，虽然将包含微结构的表达元素体（Representative elementary volume）像体素（voxel）一样简单在x,y,z轴方向上重复铺满可以获得简单的微结构材料分布。然而这样做会自然地引入各向异性。缺少控制各向异性的手段成了制约这种应用的原因。

另一方面，随机生成的材料可以用来控制各向异性。然而生成的模型数据庞大，无法直接应用到分析和制造大尺度FGM模型。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法、终端、存储介质，生成SWC集合并创建集合中每个SWC实例，根据待填充位置的相邻位置填充的符号Wang cube确定待填充位置填充的符号Wang cube，并根据材料属性分布函数确定该符号Wang cube对应的SWC实例的填充概率，根据该填充概率进行填充，能够利用SWC方法的非周期性实现材料的随机填充，降低了梯度功能材料的各向异性，并通过计算SWC集合的方式减少了计算需要的数据量，实现了梯度功能材料的大规模生成和表达，满足了制造业的需求。

为解决上述问题，本发明采用的一个技术方案为：一种基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法，所述基于Wang cubes方法的梯度功能材料生成方法包括：S101：生成SWC集合，并创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例，其中，每个符号Wang cube对应至少两种SWC实例，不同种类的SWC实例的材料属性不同；S102：获取待填充位置的相邻位置的符号Wang cubes填充信息，根据所述符号Wang cubes填充信息确定所述待填充位置对应的待填充符号Wang cube的信息；S103：通过梯度功能材料的材料属性分布函数获取所述待填充位置的材料属性，根据所述材料属性、待填充符号Wang cube对应的SWC实例的材料属性获取所述SWC实例的填充概率，利用所述填充概率填充所述SWC实例生成所述梯度功能材料。

进一步地，所述生成SWC集合的步骤具体包括：获取SWC集合中的元素数量，根据所述元素数量创建符号Wang cube和生成每个符号Wang cube的边界面信息。

进一步地，所述创建SWC集合中每个符号Wang cube对应的SWC实例的步骤具体包括：根据边界面信息、材料属性创建每个符号Wang cube对应的微结构几何。