六面體晶格
關(guān)注創(chuàng)建者：C乘風(fēng)破浪 創(chuàng)建時間：2022-07-29
六面體晶格的視頻教程
螺紋六面體網(wǎng)格劃分
課程詳細(xì)講解了如何創(chuàng)建帶有螺紋升角，螺栓頭部倒角為尾部不完整牙形的螺栓六面體網(wǎng)格劃分，學(xué)完此課程，能夠完整的進(jìn)行螺栓六面體網(wǎng)格劃分。
￥50 1小時5分鐘 1925播放
查看
六面體晶格的實例教程
<p> 本案例建立了一六面體晶格結(jié)構(gòu)，如圖1所示。模型中內(nèi)核是硬質(zhì)高密度材料，通常是鉛或者鐵，稱為振子，振子外面的中間層是軟質(zhì)彈性硅膠，外殼是硬質(zhì)樹脂，振子和彈性硅膠形成散射體，硬質(zhì)樹脂形成的空腔球稱為赫姆霍茲共振腔。基于COMSOL軟件對特征值求解分析作波矢參數(shù)的參數(shù)化掃描，得到特征頻率和振型模態(tài)的結(jié)果，如圖2所示。提取最低價的本征頻率，繪制了晶胞參數(shù)的頻帶結(jié)果圖，如圖3所示。
增材制造技術(shù)的一大特點對復(fù)雜細(xì)節(jié)的制造能力，晶格結(jié)構(gòu)就是最典型一種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。不僅僅起到輕量化的作用，還可以使結(jié)構(gòu)獲得材料最低填充量的同時滿足結(jié)構(gòu)剛性的需求，并且還可以吸收沖擊能量以減緩振動或者達(dá)到噪聲絕緣的目的。
晶格結(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(dāng)散熱介質(zhì)、聲振、微波吸收結(jié)構(gòu)和驅(qū)動系統(tǒng)，所以說晶格可以是非常有用的，本期3D科學(xué)谷通過雷尼紹等幾家公司的一些研究來探討金屬3D打印過程中晶格的應(yīng)用，從而感受設(shè)計和制造晶格的挑戰(zhàn)。
圖片來源：雷尼紹
晶格的微妙畫風(fēng)
輕量化
晶格是輕量化的一大貢獻(xiàn)，通過消除不必要的材料，同時為剛性要求高的部分提供更堅實的晶格結(jié)構(gòu)，減少材料浪費。在設(shè)計輕量化結(jié)構(gòu)零件時，需要結(jié)合整個零件的功能實現(xiàn)，綜合考慮空隙精度、空隙率、空隙形狀、空隙大小、孔分布以及相互之間連通性等因素。
圖片來源：HiETA Technologies
上圖是直升機(jī)排氣噴嘴冷卻結(jié)構(gòu)的原型， 是HiETA Technologies設(shè)計和制造的，材料為Inconel 625合金。 晶格用在該結(jié)構(gòu)中提供結(jié)構(gòu)剛度和熱傳遞作用。輕量化的設(shè)計不僅僅通過減少材料的浪費來降低構(gòu)件的成本，由于較短的構(gòu)建時間，使得加工成本也降低了（考慮到增材制造設(shè)備的使用壽命與折舊因素）。
減重效果，圖片來源：雷尼紹
功能晶格
除了減重，晶格結(jié)構(gòu)也可以帶有功能性的作用，包括能量吸收、熱絕緣、熱交換、生物相容這樣的功能。
能量吸收
一個有前途的應(yīng)用領(lǐng)域是能量的吸收，晶格的兩種動態(tài)屬性，其中一種是壓縮屬性，另一種是晶格結(jié)構(gòu)的彈性屬性。在加載了沖擊之后，彈性和壓縮行為表現(xiàn)出了快速的集體反應(yīng)。通過對晶格材料的定制化設(shè)計，特別是針對應(yīng)用的具體需要，精確設(shè)計制造特殊的晶格材料。
晶格結(jié)構(gòu)的變形特性取決于其幾何特征（拉伸或彎曲為主） 和構(gòu)成材料（特別是其延展性）。
展開 ——巴斯夫鞋模白皮書，來源巴斯夫官網(wǎng)
上面帶有晶格結(jié)構(gòu)的模型，是由VoxelDance的歐洲代理商DREIGEIST打印。整個3D打印前數(shù)據(jù)處理都由Voxeldance Additive完成，打印機(jī)型號：聯(lián)泰UNIONTECH PILOT 250HD，材料：巴斯夫BSF RG35。
Voxeldance Additive使整個模型打印在一開始就變得高效和經(jīng)濟(jì)。添加晶格結(jié)構(gòu)節(jié)約了打印時間和材料，靈活的手動支撐工具能快速添加支撐并保證零件外表面沒有支撐附著，提高零件表面精度。自適應(yīng)切片功能節(jié)約了打印支撐的時間，針對切片的Z軸補(bǔ)償最高精度地還原了整個模型的實際形狀。
△最終打印成功，帶支撐的鞋楦打印件
接下來我們就以視頻的方式來分享一下的這個鞋楦在Voxeldance Additive中3D打印前數(shù)據(jù)處理全流程。視頻內(nèi)容主要包括：
定義打印平臺，選擇打印機(jī)：UNIONTECH PILOT 250HD。
導(dǎo)入掃描零件，并修復(fù)零件，使其表面完全光滑。
縮放零件，使用預(yù)設(shè)的BASF材料收縮系數(shù)，補(bǔ)償材料收縮。
優(yōu)化零件方向，避免支撐附著在鞋模的外表面而影響零件精度。
給零件抽殼、添加晶格體結(jié)構(gòu)和打孔，減少打印時間和節(jié)約打印材料。
使用預(yù)存的支撐腳本，自動/手動添加智能支撐。
使用添加智能支撐工具，在散落的晶格結(jié)構(gòu)底端手動添加支撐。
為提高打印成功率，使用添加點支撐工具，為零件最低點添加支撐。
切片。使用自適應(yīng)切片功能，節(jié)約打印時間的同時，又能保證零件打印精度。
對零件切片進(jìn)行Z軸補(bǔ)償，提高零件打印精度。
導(dǎo)出切片為CLI格式。
展開 在過去，盡管可以設(shè)計出許多具有潛在優(yōu)異性能的復(fù)雜晶格結(jié)構(gòu)，但它們的制造仍然受到傳統(tǒng)方法的限制。 幸運的是，由于先進(jìn)的制造能力，增材制造技術(shù)的發(fā)展反過來促進(jìn)了更復(fù)雜結(jié)構(gòu)的設(shè)計，設(shè)計目標(biāo)也從原來的可制造性轉(zhuǎn)變?yōu)楣δ苄浴?從結(jié)構(gòu)設(shè)計的角度看，晶格結(jié)構(gòu)是在一定的空間中重復(fù)出現(xiàn)的單元胞集合。 因此，在晶格結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，既要考慮單元胞設(shè)計，也要考慮整體圖案設(shè)計。在此基礎(chǔ)上，再進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化，這樣方能得到具有優(yōu)異性能的晶格結(jié)構(gòu)。對于單元胞的設(shè)計，主要包括桿基，殼基，三重曲面三種單元胞。
圖2. 粉床熔融技術(shù)制備的桿基金屬晶格結(jié)構(gòu)及其單元胞原型：(a) 立方體結(jié)構(gòu)，(b) 優(yōu)化結(jié)構(gòu)，(c) 菱形十二面體結(jié)構(gòu)。
總的來說，金屬晶格結(jié)構(gòu)的性能主要由單元胞的構(gòu)型，孔隙率，使用的材料種類以及不同的增材制造技術(shù)決定的。設(shè)計和制造出具有不同性能的金屬晶格結(jié)構(gòu)可以在不同的工業(yè)領(lǐng)域發(fā)揮作用。例如，具有較低的彈性模量金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于生物醫(yī)用骨科植入物；具有較高的剛性和能量吸收能力的金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于輕量化結(jié)構(gòu)設(shè)計及能量吸收器；具有較高的比表面積的金屬晶格結(jié)構(gòu)，可適用于催化結(jié)構(gòu)的載體。以及還有其他工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。
圖3. 輕量化金屬晶格結(jié)構(gòu)實際案例：(a)-(c) 不銹鋼米歇爾梁，(d) 不銹鋼汽車控制臂，(e) 鈦合金枕形支架，(f)-(h) 用金屬晶格結(jié)構(gòu)填充的衛(wèi)星支架。
然而，增材制造技術(shù)也不是萬能的，在制備金屬晶格結(jié)構(gòu)方面仍然存在一些限制和挑戰(zhàn)。
展開 最近科研人員已經(jīng)獲得高質(zhì)量的二維多重異質(zhì)結(jié)及超晶格等功能化結(jié)構(gòu)，然而受限于目前的微納加工和生長技術(shù)，所制備的圖案化人工超結(jié)構(gòu)尺度仍然較大，構(gòu)筑寬度小于5納米的具有顯著量子特性的功能化二維超晶格結(jié)構(gòu)仍然是一個挑戰(zhàn)。
【成果簡介】
近日，中國科學(xué)院大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院及中國科學(xué)院拓?fù)淞孔佑嬎阕吭絼?chuàng)新中心的周武研究員、張余洋副教授等與多個課題組合作，利用了2D平面?zhèn)认虍愘|(zhì)結(jié)中兩種半導(dǎo)體材料之間的界面失配位錯驅(qū)動二維量子阱的生長，構(gòu)筑了半導(dǎo)體單層內(nèi)高質(zhì)量的寬度小于2納米的量子阱以及量子阱超晶格。同時結(jié)合原子分辨的電鏡結(jié)構(gòu)表征和理論計算，揭示了此類新型二維量子阱超晶格的生長機(jī)制。該研究為制備高質(zhì)量二維超晶格結(jié)構(gòu)提供了新的思路。該研究發(fā)表于Science Advances，題為“Dislocation-driven growth of two-dimensional lateral quantum-well superlattices”。
【圖文導(dǎo)讀】
圖1. 嵌入單層WSe2晶格內(nèi)的WS2量子阱結(jié)構(gòu)和應(yīng)變分析
（A）寬度為1.2nm的WS2量子阱的原子分辨率STEM-ADF圖像。黃色虛線突出顯示了WS2量子阱和WSe2晶格之間的共格界面。 六邊形強(qiáng)調(diào)格子的方向。
（B和C）與（A）中同區(qū)域的能譜成像分析分別顯示了WS2和WSe2的空間分布。
（D和E）為WS2量子阱的高分辨率STEM-ADF圖像以及相應(yīng)的原子結(jié)構(gòu)模型。
（F到H）整個65 nm長的WS2量子阱的STEM-ADF以及量子阱周圍相應(yīng)的應(yīng)變分布。
（I和J）為STEM-ADF圖像，顯示了（F）中WS2量子阱頂端的位錯核的原子排列和相應(yīng)的原子模型。
圖2.
展開 
六面體晶格的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
六面體晶格的最新內(nèi)容
1. MeshWorks擁有與其他軟件不同的專利六面體建模技術(shù)，與市場上的其他工具相比，建模效率提升50%以上。
2. MeshWorks提供了多種六面體建模方法，對于不同特點的模型，采用不同的建模方法，給用戶帶來更大的靈活性及效率提升。
3. MW具有最廣泛的六面體網(wǎng)格劃分功能，如自動笛卡爾六面體網(wǎng)格劃分、參數(shù)化拉伸六面體網(wǎng)格劃分，殼網(wǎng)格—體網(wǎng)格方法等。
4. MeshWorks獨有的特征映射六面體建模方法特別適合于復(fù)雜輪胎花紋的建模
通過ANSYS Workbench進(jìn)行三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型的有限元模擬是對晶體結(jié)構(gòu)分析的有效方式。如建立的晶格及晶界模型，研究沿晶斷裂現(xiàn)象。
三維Voronoi晶體結(jié)構(gòu)模型可采用CAD Voronoi 3D插件建模后導(dǎo)入Workbench內(nèi)，首先采用插件在AutoCAD內(nèi)建立泰森多邊形三維模型。
關(guān)鍵詞：間歇泉，瞬態(tài)，VOF，F(xiàn)luent，六面體網(wǎng)格
隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的快速推進(jìn)，城市下墊面的透水性能不斷降低，內(nèi)河水面率不足，調(diào)蓄功能銳減，加之全球氣候變化導(dǎo)致強(qiáng)暴雨等極端天氣頻發(fā)，城市排水系統(tǒng)排澇能力嚴(yán)重不足。城市深層調(diào)蓄隧道系統(tǒng)能有效增加雨水調(diào)蓄能力，防止內(nèi)澇，且由于隧道埋深較大，可充分利用城市深層地下空間，避免大量征地和拆遷，在日本東京、美國芝加哥及加拿大埃德蒙頓等城市已經(jīng)應(yīng)用多年。近年來
插件介紹
AbyssFish Voronoi2D&3D 3D V3.0 插件可對Abaqus內(nèi)已進(jìn)行網(wǎng)格劃分的部件（Part）生成Voronoi泰森多邊形區(qū)塊。插件可對任意形狀的二維或三維部件、任意特征（實體或殼）、任意單元形狀進(jìn)行指派Voronoi晶格，可設(shè)置晶格數(shù)量等參數(shù)。可用于Abaqus晶體塑性有限元、非均質(zhì)晶格、多晶體、三維Voronoi等模型構(gòu)建及研究。
鋼板彈簧作為彈性元件，一般用在大型貨車或者小型商用車上，其目的是為了緩和路面激勵對駕駛室的沖擊。
鋼板彈簧最主要的參數(shù)是其剛度，我們可以使用hyperworks軟件，對鋼板彈簧進(jìn)行六面體網(wǎng)格劃分
并在板簧片與片之間設(shè)置接觸，然后對板簧的自由剛度和夾緊剛度進(jìn)行仿真計算
<p> 橫向穩(wěn)定桿作為性能件，我們需要對其剛度進(jìn)行設(shè)計：</p><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202402/attachment/7f2ca2c57b384cd28fb348e930d772ab.bmp
在HM2022中對模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分，然后準(zhǔn)備導(dǎo)入LSPP中進(jìn)行K文件編輯。但是發(fā)現(xiàn)劃分的六面體網(wǎng)格導(dǎo)入LSPP后變成如下圖中的10節(jié)點形式。針對這個問題如何解決呢？方法很簡單，且侵徹COCO的方法是錯的
本文基于StarCCm+渦輪機(jī)械網(wǎng)格功能對rotor37渦輪葉片劃分全六面體網(wǎng)格，渦輪機(jī)械網(wǎng)格操作使用基于橢圓偏微分方程的方法生成流動對齊的六面體網(wǎng)格。此操作僅用于串行執(zhí)行。
Turbomachinery applications with axial blades typically require
本文基于StarCCm+渦輪機(jī)械網(wǎng)格功能對rotor37渦輪葉片劃分全六面體網(wǎng)格，渦輪機(jī)械網(wǎng)格操作使用基于橢圓偏微分方程的方法生成流動對齊的六面體網(wǎng)格。此操作僅用于串行執(zhí)行。
Turbomachinery applications with axial blades typically require a flow-aligned, structured mesh. This type
原文摘要：
本文研究了一種新型三維（三維）晶格超材料的隔振性能和耐撞性，該材料的單元由一個空心菱形十二面體和六個圓柱管組成。由于超材料中存在帶隙，可以抑制三維超材料中彈性波的傳輸。同時，當(dāng)發(fā)生碰撞時，三維超材料可以通過塑性變形來吸收破碎能量。研究了結(jié)構(gòu)參數(shù)對新型三維超材料的帶隙特征和碰撞行為的影響。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)參數(shù)在確定帶隙特征和碰撞行為方面起著至關(guān)重要的作用。因此，通過合理地調(diào)整結(jié)構(gòu)參數(shù)
