多孔材料建模ppt課件

.,多孔材料的畫法,實(shí)際結(jié)構(gòu),幾何模型,.,鎳的多孔結(jié)構(gòu),鋁的多孔結(jié)構(gòu),一、關(guān)于多孔材料畫法的分析,鎳鉻合金的多孔結(jié)構(gòu),以上是實(shí)體的CT掃描結(jié)構(gòu)圖像，從圖中可以發(fā)現(xiàn)：多孔結(jié)構(gòu)的骨架其實(shí)是一個頂點(diǎn)引出的4個向著不同方向的柱體。我們可以將其簡化成半徑相同的圓柱體。只有4個方向的柱體才能補(bǔ)齊，使連接點(diǎn)能夠完全填充。,.,比較一下4個方向和3個方向的不同：,放大圖,有一定的缺陷，相接處并沒有充實(shí),放大圖,接觸處沒有缺陷，已經(jīng)完全充實(shí),通過以上比較，選擇一個頂點(diǎn)4個方向的骨架單元為多孔泡沫材料建模的方式。,.,二、關(guān)于多孔材料畫法的思路,通過上述的分析，我選擇了一個頂點(diǎn)4個方向的思路，怎么樣才能產(chǎn)生一個頂點(diǎn)4個方向的結(jié)構(gòu)呢！首先是正4面體，其重心與4個頂點(diǎn)的連線不僅能是4條線的長度相同也可以使它們之間的夾角相等；第二，正12面體的空間排布；第三，6面體的球切；第四，14面體的空間排布。將上述的4個方案逐一在CATIA中進(jìn)行建模，對比4個模型選擇最好的一種方案。,.,1、正4面體,畫出正4面體并且找到它的重心，連接重心與4個頂點(diǎn)形成圖形如右圖,正4面體,重心與4個頂點(diǎn)的連線,利用操作工具欄中的對稱，將上圖中的重心與4個頂點(diǎn)的連線進(jìn)行順時針的對稱，得到的圖形如右圖；圖中紅色線框所示的位置并沒有完全對接，因此在掃掠生成實(shí)體的時候并不能完全充實(shí)，與分析中的情況不符，所以這個方案不可行。,順時針對稱圖,.,2、正12面體空間排布,利用草圖工具欄，繪制如右圖所示的正12面體,他的12個面都是由5邊形組成，每個邊之間的夾角為108與正4面體的夾角109十分接近。,利用掃掠按鈕將每個邊進(jìn)行掃掠并且填充成實(shí)體，如下左圖所示。再以左圖為基本元素用對稱與平移按鈕將，繪制下右圖所示的模型，作為多孔材料的一個基本單元。,.,再利用布爾操作以及矩形陣列完成下面右圖的模型創(chuàng)建。左圖是文獻(xiàn)中多孔材料的模型。,結(jié)論：由于正12面體在空間不能緊密排布（它的中間總有一定的夾角使其不能緊密排布），也就是說不能滿足分析中的一個頂點(diǎn)4個方向的思路，因此幾何模型仍不完美，對后續(xù)的網(wǎng)格劃分有很大的影響。,.,3、六面體的球切,以長方體為例，將長方體分為4個部分每個部分為一個正方體，并在個4個部分中畫球使其恰好多出每個面一部分而又不完全切透，如下圖（左）所示。同理畫出4個球體并對其進(jìn)行布爾操作得到下圖（右）所示的結(jié)果。,球切長方體,布爾操作結(jié)果,.,將上述的右圖進(jìn)行矩形陣列和布爾操作，得到下圖（左）所示的幾何模型右圖為其中的一部分單元。,局部放大,結(jié)論：這種方法可以通過改變球半徑的大小來改變孔徑的大下以及骨架的粗細(xì)；得到的幾何模型很規(guī)則，但是它與分析中的結(jié)果并不相符，這個模型的一個頂點(diǎn)其實(shí)是有6個方向的延伸。如果用能在空間密排的幾何體做球切也許會更好。,.,4、14面體的空間排布,上面的方法2中正12面體在空間不能密排，通過資料的查詢了解到14面體在空間是可以密排的，也就是說14面體能夠滿足分析中的1個頂點(diǎn)4個方向的條件。14面體是由4個大5邊形的面（A）、8個小5邊形的面（B）和2個6邊形的面（C）組成的。,A,B,C,.,14面體的3個不同面的頂點(diǎn)空間坐標(biāo)是由以下的公式確定的（=）：,大5邊形A：A1=（0，-/2，）=（0，-0.63，1.26）；A2=（0，/2，）=（0，0.63，1.26）；A3=（，0，/2）=（1.26，0，0.63）；A4=（2/3，2/3，2/3）=（0.84，0.84，0.84）；A5=（2/3，-2/3，2/3）=（0.84，-0.84，0.84）,小5邊形B：B1=（2/3-1，-2/3，2-2/3）=（-0.16，0.84，1.16）；B2=（1-2/3，2-2/3，2/3）=（0.16，1.16，0.84）；B3=（1，2-，/2）=（1，0.74，0.63）；B4=（1，0，1）；B5=（-1，0，2-/2）=（0.26，0，1.37）,6邊形C：C1=（1,2-,/2）=（1，0.74，0.63）；C2=（1,2-,-/2）=（1，0.74，-0.63）；C3=（1，0，-1）；C4=（1，-（2-），-/2）=（1，-0.74，-0.63）；C5=（1，-（2-）,/2）=（1，-0.74,0.63）;C6=（1，0，1）,.,通過上述的頂點(diǎn)坐標(biāo)確定14面體三個基本面的位置，并利用草圖工具欄繪制出14面體，如下左圖。再利用對稱以及草圖工具欄完成14面體的空間排布，如下右圖。,從上右圖中可以發(fā)現(xiàn)14面體在空間排布的時候是有規(guī)律的，通過分析得出規(guī)律單元是由6個14面體及兩個5邊形A組成的的12面體和兩個5邊形B組成的12面體構(gòu)成；其中6個14面體的中兩兩一組他們的6邊形面分別向著X、Y、Z3個方向4個12面體填充他們之間的空隙。,.,將規(guī)律單元進(jìn)行掃掠，掃掠成圓柱作為多孔結(jié)構(gòu)的骨架；將掃掠形成的規(guī)律單元進(jìn)行3個方向的平移，完成14面體在空間的密排。,掃掠,平移,.,將上述平移后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)體填充，完成后進(jìn)行布爾操作得的結(jié)果如圖：,填充實(shí)體,布爾操作后的結(jié)果,結(jié)論：對比4種方案，正4面體的重心與4個頂點(diǎn)的連線并不能在空間密排，中間總是存在著一定的空隙這樣就滿足不了一個頂點(diǎn)4個方向的延伸這個條件；同