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主应力迹线仿生结构轻量化建模方法、设备、介质及产品技术

技术编号:43477337 阅读:3 留言:0更新日期:2024-11-29 16:51
本申请公开了一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法、设备、介质及产品,涉及计算机辅助设计和工业设计制造技术领域,该方法包括将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到目标仿生结构的主应力迹线;根据主应力迹线,采用数值积分算法,确定目标仿生结构在特定受力工况下的主应力迹线分布;根据主应力迹线分布,基于最大应力路径,构建目标仿生结构的轻量化模型;对轻量化模型进行有限元模拟验证,得到优化后的轻量化模型;优化后的轻量化模型为通过有限元模拟验证减少结构内部的剪切应力分布的轻量化模型,本申请解决了计算复杂度高和无法绘制主应力迹线的问题,实现了具有仿生特性的实体模型轻量化的快速高效构建。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及计算机辅助设计和工业设计制造,特别是涉及一种面向3d打印技术的主应力迹线仿生结构轻量化建模方法、设备、介质及产品


技术介绍

1、针对传统仿生结构在受力过程中普遍存在的受力不均和应力集中现象,研究人员致力于优化结构设计,实现应力的均匀分布从而显著提升结构的整体效率和性能,以满足更高的工程需求。目前常用的手段为通过拓扑优化方法,在特定载荷和边界条件下满足设计目标,但拓扑优化过程复杂,需多次迭代和有限元分析,消耗大量资源和时间。

2、针对拓扑优化方法对结构进行优化存在的缺陷,现有技术中提出一种利用原结构中的主应力迹线构建多孔结构的建模方法,其不需要巨大的资源和计算时间成本,构建出的多孔结构符合michell提出的最佳拓扑结构标准,同时具有仿生结构特点;但目前利用主应力迹线构建多孔结构的建模存在主应力场计算复杂、无法绘制得到主应力迹线的问题,且尚没有在增材制造领域进行应用,因而在实现过程中具有挑战性。


技术实现思路

1、本申请的目的是提供一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法、设备、介质及产品,可以解决现有技术中主应力迹线构建多孔结构建模存在的计算复杂度高和无法绘制主应力迹线的问题。

2、为实现上述目的,本申请提供了如下方案:

3、第一方面,本申请提供了一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,所述一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法包括:

4、将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到所述目标仿生结构的主应力迹线;

5、根据主应力迹线,采用数值积分算法,确定所述目标仿生结构在特定受力工况下的主应力迹线分布;

6、根据所述主应力迹线分布,基于最大应力路径,构建所述目标仿生结构的轻量化模型;

7、对所述轻量化模型进行有限元模拟验证,得到优化后的轻量化模型;所述优化后的轻量化模型为通过有限元模拟验证减少结构内部的剪切应力分布的轻量化模型。

8、第二方面,本申请提供了一种计算机设备,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序以实现上述中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

9、第三方面,本申请提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

10、第四方面,本申请提供了一种计算机程序产品,包括计算机程序,该计算机程序被处理器执行时实现上述中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

11、根据本申请提供的具体实施例,本申请公开了以下技术效果:

12、本申请提供了一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法、设备、介质及产品,首先,将目标仿生结构的详细有限元模型精准地导入到高性能有限元软件系统中,借此能够细致地获取并分析该目标仿生结构的主应力迹线;接着,依据所获取的主应力迹线,运用了数值积分算法,精确地确定了目标仿生结构在特定受力工况下的主应力迹线分布;随后,基于这些详细的主应力迹线分布数据,按照最大应力路径的指引,构建了目标仿生结构的轻量化模型;为了验证这一轻量化模型的有效性和可靠性,进一步对其进行了详尽的有限元模拟验证,从而得到了经过优化的轻量化模型。这一优化后的轻量化模型显著的减少了结构内部的剪切应力分布。本申请解决了计算复杂度高和无法绘制主应力迹线的问题,实现了具有仿生特性的实体模型轻量化的快速高效构建。

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【技术保护点】

1.一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,所述一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到所述目标仿生结构的主应力迹线,具体包括:

3.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,在将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到所述目标仿生结构的主应力迹线之前,还包括:

4.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,对所述轻量化模型进行有限元模拟验证,得到优化后的轻量化模型,具体包括:

5.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,所述有限元软件为ABAQUS软件。

6.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,所述数值积分算法包括Euler算法、二阶和四阶Runge-Kutta算法。

7.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,根据主应力迹线,采用数值积分算法,确定所述目标仿生结构在特定受力工况下的主应力迹线分布,具体包括:

8.一种计算机设备,包括:存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

9.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

10.一种计算机程序产品,包括计算机程序,其特征在于,该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法。

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【技术特征摘要】

1.一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,所述一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法包括:

2.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到所述目标仿生结构的主应力迹线,具体包括:

3.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,在将目标仿生结构的有限元模型输入至有限元软件,得到所述目标仿生结构的主应力迹线之前,还包括:

4.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,对所述轻量化模型进行有限元模拟验证,得到优化后的轻量化模型,具体包括:

5.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征在于,所述有限元软件为abaqus软件。

6.根据权利要求1所述的一种主应力迹线仿生结构轻量化建模方法,其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员:张继武熊智慧徐斌
申请(专利权)人:苏州智金医疗器械有限公司
类型:发明
国别省市:

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