多孔材料建模.ppt

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1、多孔材料的画法实际结构几何模型镍的多孔结构铝的多孔结构一、关于多孔材料画法的分析镍铬合金的多孔结构以上是实体的CT扫描结构图像，从图中可以发现：多孔结构的骨架其实是一个顶点引出的4个向着不同方向的柱体。我们可以将其简化成半径相同的圆柱体。只有4个方向的柱体才能补齐，使连接点能够完全填充。比较一下4个方向和3个方向的不同：放大图有一定的缺陷，相接处并没有充实放大图接触处没有缺陷，已经完全充实通过以上比较，选择一个顶点4个方向的骨架单元为多孔泡沫材料建模的方式。二、关于多孔材料画法的思路通过上述的分析，我选择了一个顶

2、点4个方向的思路，怎么样才能产生一个顶点4个方向的结构呢！首先是正4面体，其重心与4个顶点的连线不仅能是4条线的长度相同也可以使它们之间的夹角相等；第二，正12面体的空间排布；第三，6面体的球切；第四，14面体的空间排布。将上述的4个方案逐一在CATIA中进行建模，对比4个模型选择最好的一种方案。1、正4面体画出正4面体并且找到它的重心，连接重心与4个顶点形成图形如右图正4面体重心与4个顶点的连线利用操作工具栏中的对称，将上图中的重心与4个顶点的连线进行顺时针的对称，得到的图形如右图；图中红色线框所示的位置并没有

3、完全对接，因此在扫掠生成实体的时候并不能完全充实，与分析中的情况不符，所以这个方案不可行。顺时针对称图2、正12面体空间排布利用草图工具栏，绘制如右图所示的正12面体,他的12个面都是由5边形组成，每个边之间的夹角为108°与正4面体的夹角109°十分接近。利用扫掠按钮将每个边进行扫掠并且填充成实体，如下左图所示。再以左图为基本元素用对称与平移按钮将，绘制下右图所示的模型，作为多孔材料的一个基本单元。再利用布尔操作以及矩形阵列完成下面右图的模型创建。左图是文献中多孔材料的模型。结论：由于正12面体在空间不能紧密排

4、布（它的中间总有一定的夹角使其不能紧密排布），也就是说不能满足分析中的一个顶点4个方向的思路，因此几何模型仍不完美，对后续的网格划分有很大的影响。3、六面体的球切以长方体为例，将长方体分为4个部分每个部分为一个正方体，并在个4个部分中画球使其恰好多出每个面一部分而又不完全切透，如下图（左）所示。同理画出4个球体并对其进行布尔操作得到下图（右）所示的结果。球切长方体布尔操作结果将上述的右图进行矩形阵列和布尔操作，得到下图（左）所示的几何模型右图为其中的一部分单元。局部放大结论：这种方法可以通过改变球半径的大小来改变

5、孔径的大下以及骨架的粗细；得到的几何模型很规则，但是它与分析中的结果并不相符，这个模型的一个顶点其实是有6个方向的延伸。如果用能在空间密排的几何体做球切也许会更好。4、14面体的空间排布上面的方法2中正12面体在空间不能密排，通过资料的查询了解到14面体在空间是可以密排的，也就是说14面体能够满足分析中的1个顶点4个方向的条件。14面体是由4个大5边形的面（A）、8个小5边形的面（B）和2个6边形的面（C）组成的。ABC14面体的3个不同面的顶点空间坐标是由以下的公式确定的（α=）：大5边形A：A1=（0，-α/

6、2，α）=（0，-0.63，1.26）；A2=（0，α/2，α）=（0，0.63，1.26）；A3=（α，0，α/2）=（1.26，0，0.63）；A4=（2/3α，2/3α，2/3α）=（0.84，0.84，0.84）；A5=（2/3α，-2/3α，2/3α）=（0.84，-0.84，0.84）．小5边形B：B1=（2/3α-1，-2/3α，2-2/3α）=（-0.16，0.84，1.16）；B2=（1-2/3α，2-2/3α，2/3α）=（0.16，1.16，0.84）；B3=（1，2-α，α/2）=（1，0

7、.74，0.63）；B4=（1，0，1）；B5=（α-1，0，2-α/2）=（0.26，0，1.37）．6边形C：C1=（1,2-α,α/2）=（1，0.74，0.63）；C2=（1,2-α,-α/2）=（1，0.74，-0.63）；C3=（1，0，-1）；C4=（1，-（2-α），-α/2）=（1，-0.74，-0.63）；C5=（1，-（2-α）,α/2）=（1，-0.74,0.63）;C6=（1，0，1）．通过上述的顶点坐标确定14面体三个基本面的位置，并利用草图工具栏绘制出14面体，如下左图。再利用对称以

8、及草图工具栏完成14面体的空间排布，如下右图。从上右图中可以发现14面体在空间排布的时候是有规律的，通过分析得出规律单元是由6个14面体及两个5边形A组成的的12面体和两个5边形B组成的12面体构成；其中6个14面体的中两两一组他们的6边形面分别向着X、Y、Z3个方向4个12面体填充他们之间的空隙。将规律单元进行扫掠，扫掠成圆柱作为多孔结构的骨架；将扫掠形成的规律单元进行