[发明专利]多孔材料单元网格结构的拓扑优化设计方法

摘要

本发明提供了多孔材料单元网格结构的拓扑优化设计方法，通过这种网格结构材料能在降低弹性模量的基础上保证网格的力学性能。先应用ansys软件里的拓扑优化模块topological opt，设置好材料属性、弹性模量及体积分数，然后根据模块分析得出的密度云图，在三维画图软件SolidWorks上进行模型重建。对已经建好的拓扑优化模型以经过受力方向的表面B为基准面，进行一次镜像处理得到表面A，然后再依次以表面A和表面B为基准面进行镜像处理后，单元网格结构呈现最后单元图形，将其导入至magics软件的网格模型作为单元网格用于制造多种外形和尺寸不一的各种多孔网格产品。本发明提供的网格结构在工业轻量化设计及医疗个性化植入体等领域都有很大的发展应用前景。

主权项

1.多孔材料单元网格结构的拓扑优化设计方法，其特征在于：其基本结构单元由八个形貌相同但排列方向各异的拓扑优化结构组合而成，每个结构的设计都遵守拓扑软件优化后的密度云图结果；拓扑优化过程简化为一个n×n×n正方体，n为大于等于1的整数；正方体右上角(n，n,n)受到一个的集中载荷力，左下角(0,0,0)为固定端，输入实心材料本身无孔隙情况下的弹性模量和泊松比及想要得到多孔结构的体积分数；网格划分20层，设定拓扑优化控制过程并求解得到最终的密度云图，最后在密度云图中控制输出密度为0.8以上部分；排列方式是：对已经建好的拓扑优化模型以经过受力方向的表面B为基准面，进行一次镜像处理得到1/4模型，然后再依次以垂直于受力方向的表面A和另一个经过受力方向的表面C为基准面进行镜像处理后，最终呈现一个完整的单元网格结构。