增材點陣結構
關注創建者：匿名 創建時間：2021-08-31
增材點陣結構的視頻教程
增材點陣結構的實例教程
四種常見的結構包括蜂窩，開孔泡沫，閉孔泡沫，點陣結構。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。
點陣結構的材料特點是重量輕、高強度比和高特定剛性。并且帶來各種熱力學特征，點陣結構的超輕型結構適合用在抗沖擊/爆炸系統、或者充當散熱介質、聲振、微波吸收結構和驅動系統中。
那么如何解決增材制造點陣結構設計中遇到的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構仿真分析中的應用（上篇）》 。
專為點陣結構仿真分析的Lattice Simulation
隨著增材制造領域中3D打印技術的快速發展，增材點陣結構在航天航空、船舶、汽車、體育和醫療等行業得到了廣泛應用。點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/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構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發出了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
本文分為上、下兩篇，上篇結合應用案例，淺談基于多尺度算法開發出的這款點陣結構分析工具，是如何高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的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構分析中的準確性。
圖1 點陣結構
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，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化技術對點陣結構進行有限元分析。
展開 四種常見的結構包括蜂窩，開孔泡沫，閉孔泡沫，點陣結構。
點陣結構的材料特點是重量輕、高強度比和高特定剛性。并且帶來各種熱力學特征，點陣結構的超輕型結構適合用在抗沖擊/爆炸系統、或者充當散熱介質、聲振、微波吸收結構和驅動系統中。
那么如何解決增材制造點陣結構設計中遇到的CAE分析問題？谷.專欄在前不久特別推薦了《多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（上篇）》 。本期，谷.專欄將推薦《多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用（下篇）》。
多尺度算法在點陣結構分析中的準確性
上篇介紹了增材點陣結構仿真分析軟件 Lattice Simulation 的多尺度算法，以及 Lattice Simulation是如何高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。下篇將對 Lattice Simulation 和 ANSYS Discovery 進行分析對比，以說明 Lattice Simulation 多尺度算法在點陣結構分析中的準確性。
圖 1 點陣結構
上篇中提到，Lattice Simulation 是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，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化技術對點陣結構進行有限元分析。并且提取非均質化點陣結構的等效材料參數，在均質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構進行詳細的應力校核。
圖2 點陣結構分析工具功能
圖3 Workbench點陣結構模塊分析流程
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果。
展開 在先進工程設計中，拓撲優化和點陣結構經常會被同時考慮。近年來，以nTopology為代表的場驅動設計概念使工程師能夠實現更高的設計自由度。然而，如何正確使用各種場驅動設計方法卻尚無定論。
基于面的點陣結構（如gyroids和其他TPMS結構）具有較高的比剛度，且非常適合增材制造工藝。此外，點陣結構還具有許多其他的性能優勢，如較高的換熱系數、較好的減震性能和易于控制的剛度。
利用點陣結構的這些優勢，我們可以設計出比傳統拓撲優化更優的部件。由于目前還沒有太多文獻清晰并定量地描述點陣結構的功能優勢，本文介紹了一種優化點陣結構剛度的方法。
拓撲優化和點陣結構相結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，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。
點陣結構分析工具
隨著增材制造領域中3D打印技術的快速發展，增材點陣結構在航天航空、船舶、汽車、體育和醫療等行業得到了廣泛應用，點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/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。
點陣結構及其應用
由于點陣含有大量復雜的微觀結構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世亞太自主開發了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，已集成在ANSYS add-in擴展工具中。
展開 隨著增材制造領域中3D打印技術的快速發展，增材點陣結構在航天航空、船舶、汽車、體育和醫療等行業得到了廣泛應用。點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/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構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，
經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德自主開發了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
基于多尺度算法自主開發出的這款點陣結構分析工具，可以高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。
展開 對于本文中金屬增材制造點陣結構，由于其單軸拉伸為雙線性行為，而剪切方向的非線性曲線沒有明顯的屈服點，點陣結構的不同種力學行為表現出明顯的方向相關性。因此，在全尺度范圍內保證Hill空間內應力滿足各向同性屈服準則比較困難，這也是導致剪切應變超過0.0025后曲線驗證存在較大誤差的原因。換言之，在拉壓方向，以及剪切變形較小的場合，Hill模型可以準確描述金屬增材點陣結構的力學行為。
對于（非）金屬材料點陣結構，若其單軸拉伸和剪切方向均為沒有明顯屈服點的應力-應變曲線，則可以通過曲線擬合的方法（不在本文中討論）獲得Hill模型的6個R參數。在滿足宏觀力學分析要求的情況下，Hill模型可以很好的描述該種類型點陣結構的力學行為。
在增材制造點陣結構分析中，可以采用Lattice Simulation得到均質化線彈性材料常數，建立6個試驗工況并提取應力-應變曲線。LS-Dyna的MAT_40/NONLINEAR_ORTHOTROPIC材料本構可以調用這些曲線以描述該種金屬點陣結構各個方向上的力學行為。
展開 
增材點陣結構的相關專題、標簽、搜索
增材點陣結構的最新內容
本文通過abaqus顯示動力學的方法對BCC結構進行壓縮仿真模擬，同時為減小計算量，采用梁單元模擬點陣結構，壓頭設置為剛性面，添加質量縮放，加快運算速度，為點陣結構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構。
b.建立單胞BCC梁單元點陣模型,然后進行刪除面的操作，得到單胞
精彩直播預告
近年來增材制造廣泛應用于航空、汽車、醫療、電子等眾多行業，但增材制造工藝過程中存在零件變形難以控制；殘余應力難以測量和評估，極易造成開裂、刮刀碰撞、收縮線等風險；增材制造缺陷（球化，孔隙度等）普遍的問題。傳統的工藝改進和優化主要依靠工藝試驗和人員經驗，不僅對人員技術要求高而且試驗成本也很高。除此之外還有燒結模型的非線性補償難度較大、數據準備流程復雜、
本文工作中，在對點陣結構進行優化設計時，應用到了一種文獻中提到的方法移動閾值切面法（MIST 方法），基于 MIST 方法提出了點陣結構的尺寸優化算法。因此，本小節對 MIST 方法作簡要介紹。MIST 方法是仝立勇教授等在 2014 年提出的一種新的拓撲優化方法。MIST 方法通過定義一種目標函數的近似響應函數來判斷設計變量的更新方向（變大或變小）而不強調不同變量之間更新步長的差異。已經證明
因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世亞太自主開發了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。
Lattice Simulation是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，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化技術對點陣結構進行有限元分析。
在航天航空領域，復雜多變的天氣對飛行器的結構設計、材料和制造等提出了更高的要求。迫切需要通過制造技術的創新實現結構的輕量化、結構一體化以及提高產品生命周期性能的制造技術。
增材制造俗稱3D打印，顛覆了傳統制造技術，可以精密地制造出復雜形狀的零件，從而實現了零件"自由制造"。而且相比傳統制造業，產品結構越復雜，增材制造的優勢也越明顯。
無疑，無論是實現輕量化、結構一體化還是以提高產品生命周期性能為目標
1導讀
減輕結構重量，提高結構效率一直是工程設計中迫切需要解決的問題。從設計角度來看，有提高結構效率有兩種思路：（1）替換材料（2）改變結構構型。點陣結構是由一系列單獨元件通過接頭連接起來的網絡狀幾何結構
增材制造的一大優勢是可以制造復雜結構的產品，使很多我們之前所熟悉的產品變得跟原來的設計相比，零件更少，材料更少，具備相同甚至更好的力學性能，可以說增材制造給設計師們賦予了更多的設計自由度。
但，由于增材制造與傳統機加方式的原理不同，為“堆積”材料的工藝。因此，在進行結構設計時需要考慮支撐結構，熱歷史，打印時長，成本，成型質量等各種因素。由此，增材制造設計方法（Design for Additive
金屬晶格結構由于其低彈性模量、高剛度重量比、低熱膨脹系數和大比表面積等優異性能，已被廣泛應用于各個工業領域。
近日，澳大利亞埃迪斯科文大學的張來昌教授和江蘇科技大學的陳靚瑜副教授合作在Materials Science and Engineering: R: Reports（
以金屬晶體結構為靈感而設計的宏觀金屬架構材料具有極優的損傷容限，然而此材料的強化機理尚不明確。 需要深入的基礎研究來揭示相關強化的潛在機制。這樣將使人們更有信心不僅可控制強度，而且控制空間局部變形。 在此，來自英國帝國理工學院的Chen Liu等研究者， 以多晶金屬材料的結構為靈感，設計出多取向宏觀點陣材料，對剪切帶活動的機制進行了研究和討論，為預測和控制亞晶的局部變形行為提供了堅實的基礎 。相關
編輯推薦：以金屬晶體結構為靈感而設計的宏觀金屬架構材料具有極優的損傷容限，然而此材料的強化機理尚不明確。本文系統地探究了金屬架構材料的強化機理，為自由調節材料強度及控制材料的局部變形提供了理論基礎。 金屬架構材料內部結構有序但不密實，具有輕質、高承重能力、高沖擊能量吸收能力的優點，因而被廣泛用于航空、汽車、醫療器件等領域。由周期性結構單元以及撐桿構成的宏觀點陣材料是金屬構架材料中的一種，這種點陣結
