The invention provides a design method of component failure controllable pore based on the ball, which comprises the following steps: (1) according to the design requirements for the design of the original model component is needed; (2) the original model of finite element, the actual conditions of the photoelastic analysis steps, analysis of the data obtained; (3) combination analysis of the data, filling unit spherical in the specified location, design a porous material with spherical pore, obtained initial model component; (4) the mechanical analysis of the initial model, the gradient material of spherical pores in the key position according to the needs of member deformation. The beneficial effect of the invention are: combining gradient materials and spherical element porous materials, to meet the mechanical properties at the same time, the members in large load overload failure can be controlled, and the use of advanced manufacturing methods of optimal manufacturing controllable failure component.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构设计
,尤其涉及一种基于球类孔隙的构件失效可控设计方法。
技术介绍
多孔材料,多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料,多孔材料普遍存在于大自然中,大自然经过长期的自然选择,证明多孔材料是一种比致密材料更为优秀的承力结构,但目前针对多孔材料转化为工程材料的方法还是缺失的。球具有优良的力学性能,数学表达精简,其结构的特殊性使其能很好的表达出多孔材料的数学模型。
技术实现思路
本专利技术提供了一种基于球类孔隙的构件失效可控设计方法,包括如下步骤:(1)根据设计要求设计出所需要的构件的原始模型;(2)对原始模型进行实际工况下的有限元、光弹实验分析步骤,得到分析数据;(3)结合分析数据,在指定的位置填充球状单元体,设计出具有球状孔隙的多孔材料,获得构件的初期模型;(4)对初期模型进行力学分析,根据构件的需求对在关键形变位置的球状孔隙采用梯度材料。作为本专利技术的进一步改进,该构件失效可控设计方法还包括:(5)针对做出的改动在更改材料的相邻区域合理调配、变换球状孔隙,避免产生应更换材料而导致的应力集中问题,形成构件的后期模型;(6)对替换材料后建立的模型使用有限元、光弹实验分析,分析在更换材料后是否出现有强度明显降低问题,若强度性能指标不符合设计要求则重复步骤(4)、步骤(5)直到步骤(5)中的模型满足设计需求,得到构件的最终模型;(7)对步骤(6)中的最终模型进行制造,既得具有定向失效功能的高安全性部件。作为本专利技术的进一步改进,在所述步骤(3)中,所述球状孔隙包括球、球壳、含有孔洞的球壳以及球的拓扑结构。作为本专利技术的进一 ...
【技术保护点】
一种基于球类孔隙的构件失效可控设计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据设计要求设计出所需要的构件的原始模型;(2)对原始模型进行实际工况下的有限元、光弹实验分析步骤,得到分析数据;(3)结合分析数据,在指定的位置填充球状单元体,设计出具有球状孔隙的多孔材料,获得构件的初期模型;(4)对初期模型进行力学分析,根据构件的需求对在关键形变位置的球状孔隙采用梯度材料。
【技术特征摘要】
1.一种基于球类孔隙的构件失效可控设计方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)根据设计要求设计出所需要的构件的原始模型;(2)对原始模型进行实际工况下的有限元、光弹实验分析步骤,得到分析数据;(3)结合分析数据,在指定的位置填充球状单元体,设计出具有球状孔隙的多孔材料,获得构件的初期模型;(4)对初期模型进行力学分析,根据构件的需求对在关键形变位置的球状孔隙采用梯度材料。2.根据权利要求1所述的构件失效可控设计方法,其特征在于:该构件失效可控设计方法还包括:(5)针对做出的改动在更改材料的相邻区域合理调配、变换球状孔隙,避免产生应更换材料而导致的应力集中问题,形成构件的后期模型;(6)对替换材料后建立的模型使用有限元、光弹实验分析,分析在更换材料后是否出现有强度明显降低问题,若强度性能指标不符合设计要求则重复步骤(4)、步骤(5)直到步骤(5)中的模型满足设计需求,得到构件的最终模型;(7)对步骤(6)中的...
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