點陣結(jié)構(gòu)
關(guān)注創(chuàng)建者：USim 創(chuàng)建時間：2019-05-25
點陣結(jié)構(gòu)的視頻教程
ABAQUS超材料結(jié)構(gòu)優(yōu)化&三點彎結(jié)構(gòu)仿真
使用ABAQUS完成梁單元點陣單胞設計，建立點陣結(jié)構(gòu)三點彎曲仿真，優(yōu)化點陣結(jié)構(gòu)設計！
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點陣結(jié)構(gòu)的實例教程
剛性材料在打印點陣時具有更大的設計范圍，胞元可以具有更大的尺寸和更少的數(shù)量。
點陣胞元結(jié)構(gòu)的方向
打印時的擺放方向?qū)?em>點陣結(jié)構(gòu)是否能夠打印成功產(chǎn)生影響，擺放方向會影響打印對象所需支撐的數(shù)量和位置。通常，合理擺放的點陣結(jié)構(gòu)是自支撐的，不需要單獨添加打印支撐結(jié)構(gòu)。比如說，在粉末床激光熔融3D打印技術(shù)中，一般來說與加工托盤形成的角度小于45度的懸伸結(jié)構(gòu)需要支撐，在擺放點陣結(jié)構(gòu)時，應選擇可實現(xiàn)最理想的零件自身支撐的擺放方向，以便盡可能降低加工成本并減少后期處理工作。
3D科學谷Review
點陣結(jié)構(gòu)的建模和3D打印中還存在不少挑戰(zhàn)。 一個關(guān)鍵的挑戰(zhàn)是要證明設計的性能可靠性，特別是在抗疲勞方面。由于點陣結(jié)構(gòu)的表面和尖銳的交叉點很多，這帶來了應力集中。
在點陣結(jié)構(gòu)的設計方面，軟件企業(yè)與增材制造企業(yè)以及點陣結(jié)構(gòu)應用企業(yè)進行了大量探索。例如，在軟件企業(yè)中，安世中德針對增材制造點陣結(jié)構(gòu)仿真分析，開發(fā)了多尺度算法仿真軟件Lattice Simulation,基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質(zhì)化技術(shù)對點陣結(jié)構(gòu)進行有限元分析,并且提取非均質(zhì)化點陣結(jié)構(gòu)的等效材料參數(shù)，在均質(zhì)化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元結(jié)構(gòu)進行詳細的應力校核。在應用企業(yè)中，中國空間技術(shù)研究院總體部根據(jù)三維點陣的胞元形式的特點，結(jié)合三維點陣在航天器結(jié)構(gòu)中應用的實際情況，提出三維點陣結(jié)構(gòu)胞元的表達規(guī)范，即通過胞元占據(jù)的空間并結(jié)合胞元桿件的直徑來表達三維點陣結(jié)構(gòu)胞元的設計信息。
來源：3D科學谷
展開 隨著增材制造領域中3D 打印技術(shù)的快速發(fā)展，增材點陣結(jié)構(gòu)在航天航空、船舶、汽車、體育和醫(yī)療等行業(yè)得到了廣泛應用。點陣結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)設計，除輕量化特點外，同時還具有優(yōu)良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。
由于其含有大量復雜的微觀結(jié)構(gòu)，包括胞元類型和幾何尺寸等參數(shù)，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統(tǒng)有限元分析已經(jīng)無法適用。因此，經(jīng)過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發(fā)出了一款專業(yè)用于增材點陣結(jié)構(gòu)仿真分析的軟件，即 Lattice Simulation。
請參考《多尺度算法增材點陣結(jié)構(gòu)分析軟件Lattice Simulation應用概述》，了解 Lattice Simulation 的多尺度算法及其應用相關(guān)內(nèi)容，這里不再贅述。這里將對 Lattice Simulation 和ANSYS Discovery 進行分析對比，以說明 Lattice Simulation 多尺度算法在點陣結(jié)構(gòu)分析中的準確性 。
圖1 點陣結(jié)構(gòu)
一、概述
Lattice Simulation 是一款用于增材點陣結(jié)構(gòu)分析的工具，具有用戶自定義和內(nèi)置點陣結(jié)構(gòu)設計兩種方式，已集成在 ANSYS add-in 擴展工具中。基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質(zhì)化技術(shù)對點陣結(jié)構(gòu)進行有限元分析。并且提取非均質(zhì)化點陣結(jié)構(gòu)的等效材料參數(shù)，在均質(zhì)化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元結(jié)構(gòu)進行詳細的應力校核。
展開 文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
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隨著增材制造領域中3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，增材點陣結(jié)構(gòu)在航天航空、船舶、汽車、體育和醫(yī)療等行業(yè)得到了廣泛應用。點陣結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)設計，除輕量化特點外，同時還具有優(yōu)良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。
由于其含有大量復雜的微觀結(jié)構(gòu)，包括胞元類型和幾何尺寸等參數(shù)，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統(tǒng)有限元分析已經(jīng)無法適用。因此，經(jīng)過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發(fā)出了一款專業(yè)用于增材點陣結(jié)構(gòu)仿真分析的軟件，即 Lattice Simulation。
這里將對 Lattice Simulation 和 ANSYS Discovery 進行分析對比，以說明 Lattice Simulation 多尺度算法在點陣結(jié)構(gòu)分析中的準確性 。
圖1 點陣結(jié)構(gòu)
概述
Lattice Simulation 是一款用于增材點陣結(jié)構(gòu)分析的工具，具有用戶自定義和內(nèi)置點陣結(jié)構(gòu)設計兩種方式，已集成在 ANSYS add-in 擴展工具中。基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質(zhì)化技術(shù)對點陣結(jié)構(gòu)進行有限元分析。并且提取非均質(zhì)化點陣結(jié)構(gòu)的等效材料參數(shù)，在均質(zhì)化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元結(jié)構(gòu)進行詳細的應力校核。
圖2 點陣結(jié)構(gòu)分析工具功能
圖3 Workbench點陣結(jié)構(gòu)模塊分析流程
模型分析對比
ANSYS Discovery 作為新一代的仿真分析應用工具，其最大特點是能夠即時得到分析結(jié)果。
展開 在先進工程設計中，拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)經(jīng)常會被同時考慮。近年來，以nTopology為代表的場驅(qū)動設計概念使工程師能夠?qū)崿F(xiàn)更高的設計自由度。然而，如何正確使用各種場驅(qū)動設計方法卻尚無定論。
基于面的點陣結(jié)構(gòu)（如gyroids和其他TPMS結(jié)構(gòu)）具有較高的比剛度，且非常適合增材制造工藝。此外，點陣結(jié)構(gòu)還具有許多其他的性能優(yōu)勢，如較高的換熱系數(shù)、較好的減震性能和易于控制的剛度。
利用點陣結(jié)構(gòu)的這些優(yōu)勢，我們可以設計出比傳統(tǒng)拓撲優(yōu)化更優(yōu)的部件。由于目前還沒有太多文獻清晰并定量地描述點陣結(jié)構(gòu)的功能優(yōu)勢，本文介紹了一種優(yōu)化點陣結(jié)構(gòu)剛度的方法。
拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的設計可以使零部件具有更高附加值。在本文中，雅馬哈電機的研發(fā)工程師長本弘治介紹了如何有效地使用這兩種先進的工程設計技術(shù)，并通過展示一些簡單的例子闡述在實際設計和制造過程中應考慮的因素。
點陣結(jié)構(gòu)分析工具
隨著增材制造領域中3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，增材點陣結(jié)構(gòu)在航天航空、船舶、汽車、體育和醫(yī)療等行業(yè)得到了廣泛應用，點陣結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)設計，除輕量化特點外，同時還具有優(yōu)良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。
點陣結(jié)構(gòu)及其應用
由于點陣含有大量復雜的微觀結(jié)構(gòu)，包括胞元類型和幾何尺寸等參數(shù)，導致仿真計算工作量巨大，傳統(tǒng)有限元分析已經(jīng)無法適用。因此，經(jīng)過多年的仿真計算積累和努力探索，安世亞太自主開發(fā)了一款專業(yè)用于增材點陣結(jié)構(gòu)仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結(jié)構(gòu)分析的工具，具有用戶自定義和內(nèi)置點陣結(jié)構(gòu)設計兩種方式，已集成在ANSYS add-in擴展工具中。
展開 四種常見的結(jié)構(gòu)包括蜂窩，開孔泡沫，閉孔泡沫，點陣結(jié)構(gòu)。其中點陣的外觀非常類似于開孔泡沫，但不同的是，點陣的變形是拉伸為主，而不是彎曲。
點陣結(jié)構(gòu)的材料特點是重量輕、高強度比和高特定剛性。并且?guī)砀鞣N熱力學特征，點陣結(jié)構(gòu)的超輕型結(jié)構(gòu)適合用在抗沖擊/爆炸系統(tǒng)、或者充當散熱介質(zhì)、聲振、微波吸收結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)中。
那么如何解決增材制造點陣結(jié)構(gòu)設計中遇到的CAE分析問題？本期谷.專欄特別推薦《多尺度算法在增材制造點陣結(jié)構(gòu)仿真分析中的應用（上篇）》 。
專為點陣結(jié)構(gòu)仿真分析的Lattice Simulation
隨著增材制造領域中3D打印技術(shù)的快速發(fā)展，增材點陣結(jié)構(gòu)在航天航空、船舶、汽車、體育和醫(yī)療等行業(yè)得到了廣泛應用。點陣結(jié)構(gòu)作為一種新型的結(jié)構(gòu)設計，除輕量化特點外，同時還具有優(yōu)良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。由于其含有大量復雜的微觀結(jié)構(gòu)，包括胞元類型和幾何尺寸等參數(shù)，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統(tǒng)有限元分析已經(jīng)無法適用。因此，經(jīng)過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發(fā)出了一款專業(yè)用于增材點陣結(jié)構(gòu)仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
本文分為上、下兩篇，上篇結(jié)合應用案例，淺談基于多尺度算法開發(fā)出的這款點陣結(jié)構(gòu)分析工具，是如何高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結(jié)構(gòu)設計中遇到的CAE分析問題的。下篇將對Lattice Simulation和ANSYS Discovery進行分析對比，以說明多尺度算法在點陣結(jié)構(gòu)分析中的準確性。
圖1 點陣結(jié)構(gòu)
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結(jié)構(gòu)分析的工具，具有用戶自定義和內(nèi)置點陣結(jié)構(gòu)設計兩種方式，已集成在ANSYS add-in擴展工具中。基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質(zhì)化技術(shù)對點陣結(jié)構(gòu)進行有限元分析。
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點陣結(jié)構(gòu)的相關(guān)專題、標簽、搜索
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點陣結(jié)構(gòu)的最新內(nèi)容
? 增材制造領域：支持復雜點陣結(jié)構(gòu)仿真，某團隊借助其優(yōu)化的Kagome點陣冷板設計，在ASME國際競賽中實現(xiàn)熱阻、壓降與質(zhì)量的最優(yōu)平衡，F(xiàn)oM（性能因子）較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)提升11.39%，且通過仿真提前驗證了0.2mm細桿結(jié)構(gòu)的可制造性。
? 通用機械領域：家電、HVAC等產(chǎn)品設計中，通過氣流組織與溫度分布仿真，結(jié)合帕累托前沿分析，可快速找到“性能-噪音”平衡點，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期65-75%。
制造復雜集成零件： 實現(xiàn)拓撲優(yōu)化、內(nèi)部點陣結(jié)構(gòu)、一體化裝配件等顛覆性設計，減輕重量的同時提升性能。
創(chuàng)新工裝夾具制造： 快速、低成本地生產(chǎn)用于機加工生產(chǎn)線上的定制化夾具、檢具，反過來提升傳統(tǒng)制造的效率。
Inspire 典型應用場景
性能優(yōu)化與輕量化雙贏；
復雜點陣結(jié)構(gòu)設計與驗證；
增材制造全流程模擬；
多物理場集成分析。
Inspire 典型應用場景
性能優(yōu)化與輕量化雙贏；
復雜點陣結(jié)構(gòu)設計與驗證；
增材制造全流程模擬；
多物理場集成分析。
我們已實現(xiàn)：
減重40%的航空發(fā)動機支架（通過點陣結(jié)構(gòu)與應力路徑優(yōu)化）；
性能提升300%的熱交換器（基于流體仿真驅(qū)動的多孔結(jié)構(gòu)設計）；
零裝配的一體化汽車懸架（借助 Altair Inspire 的制造約束算法）。
這標志著"設計自由化"與"性能極致化"的新紀元——而這正是 Altair 結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)賦能增材制造的核心戰(zhàn)場。
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結(jié)構(gòu)進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結(jié)構(gòu)，壓頭設置為剛性面，添加質(zhì)量縮放，加快運算速度，為點陣結(jié)構(gòu)壓縮模擬提供一種便捷方法。
1. 建立BCC點陣模型,以單胞尺寸5X5X5為例。
a.首先建立立方體實體，然后對實體進行處理，得到點陣單胞點陣結(jié)構(gòu)。
用戶可以顯著地減少物理測試，了解驅(qū)動材料性能的關(guān)鍵參數(shù)，并輕松創(chuàng)建新的材料系統(tǒng)，如輕量化點陣結(jié)構(gòu)，從而為更創(chuàng)新的設計打開大門。
亮點.5
VG software
HEXAGON
VG工業(yè)CT軟件實現(xiàn)全面分析、測試與測量這款軟件為增材制造成品的CT檢測提供了強大的可視化和數(shù)據(jù)分析功能，幫助用戶更好地理解和優(yōu)化打印過程。
用戶可以顯著地減少物理測試，了解驅(qū)動材料性能的關(guān)鍵參數(shù)，并輕松創(chuàng)建新的材料系統(tǒng)，如輕量化點陣結(jié)構(gòu)，從而為更創(chuàng)新的設計打開大門。
決定 k 的參數(shù) v 及 l 與物質(zhì)的結(jié)構(gòu)有序性密切相關(guān)，聲子的 ＭFP 大小取決于具有晶格點陣結(jié)構(gòu)中的聲子幾何散射以及與其他聲子間的碰撞散射等因素。
宏觀拓撲優(yōu)化與微觀點陣結(jié)構(gòu)研究日趨完善，將宏觀拓撲優(yōu)化設計與微觀點陣結(jié)構(gòu)有效融合，建立多尺度結(jié)構(gòu)之間的高度銜接性，充分利用拓撲優(yōu)化的高性能構(gòu)型及增材制造提供的廣闊設計空間，追求高性能的輕量化設計具有廣闊發(fā)展前景。
