CN107301273B - 一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法 - Google Patents

一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法。通过构建不规则元胞的包络空间，建立适合不规则元胞几何特性的空间叠合方法，在保证元胞布置密度的前提下，合理的设计布局三明治类复合结构的各类型不规则元胞。本发明所提方法是一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，解决三明治类复合结构的不规则元胞每条侧棱无法与邻接不规则元胞每条侧棱重合导致不规则元胞空间无法叠合的问题。

Description

一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法
技术领域
本发明涉及一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法。
背景技术
三明治类复合结构是一种由面板、芯体及连接胶层所组成的物理结构与性能一体化的功能结构。三明治类复合结构具有比强度高、比模量大等优点，可以同时满足高强度、大刚度、轻质量等极端服役性能需求，并实现散热、隔振、电子屏蔽等特殊功能需求，在航空航天、舰艇船舶、高速列车、装甲防护等国防工业和民用安全领域都有着重要的应用，是航空航天飞行器、高速轨道车辆、高性能数控机床等重大装备产品实现结构大型化、重量轻质化、工况极端化的关键结构。由于三明治类复合结构的不规则元胞无法保证构成每条侧棱重合而形成元胞嵌套，难以得到类似三明治类复合结构的规则元胞相互叠合嵌套的阵列排布方式，所以需要针对不规则元胞，设计适合不规则元胞几何特性的空间叠合嵌套方式，在保证元胞布置密度的前提下，合理的设计布局三明治类复合结构的各类型不规则元胞。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，得到适合三明治类复合结构不规则元胞几何特性的空间嵌套方式，合理的放置各类型三明治类复合结构不规则元胞。
一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，步骤如下：
1)根据不规则元胞的下底面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间下底面形状；
2)根据不规则元胞的下底面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间下底面形状，计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸，具体如下：
3)根据不规则元胞的上顶面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4)根据不规则元胞的上顶面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间上顶面形状，计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸，具体如下：
5)构建不规则元胞的包络空间；
6)根据三明治类复合结构设计参数，计算不规则元胞的布置密度，生成三明治类复合结构板；
7)将一块三明治复合结构板正置，一块三明治复合结构板倒置，相互不规则元胞的包络空间叠合，构成三明治类复合结构。
所述的步骤1)中选择不规则元胞的包络空间下底面形状方法如下，
2.1)若下底面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.2)若下底面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状。
所述的步骤2)中计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸方法如下，
3.1)若下底面为三个顶点图形、包络空间下底面形状为等边三角形，选择下底面任意两个顶点间距离最长L0的作为包络空间下底面的等边三角形的边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.2)若下底面为四个顶点图形、包络空间下底面形状为正四边形，选择下底面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正四边形的边长Lt0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择下底面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；选择下底面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正六边形的边长Lt0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为 Lts；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间下底面。
所述的步骤3)中选择不规则元胞的包络空间上顶面形状方法如下，
4.1)若上顶面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.2)若上顶面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状。
所述的步骤4)中计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸方法如下，
5.1)若上顶面为三个顶点图形、包络空间上顶面形状为等边三角形，选择上顶面两个顶点间距离最长L0的作为包络空间上顶面的等边三角形的边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.2)若上顶面为四个顶点图形、包络空间上顶面形状为正四边形，选择上顶面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正四边形的边长Lb0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择上顶面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；选择上顶面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正六边形的边长Lb0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间上顶面。
所述的步骤5)中，对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ，将包络空间下底面边长Lbs和包络空间上顶面边长Lts放大δ倍，分别为Lb和Lt，构建不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为等边三角形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000031
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000032
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1，ρtH2＝ρbH2，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正四边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000033
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000034
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，ρtH2＝ρbH2+1，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正六边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000035
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000036
ρbV2＝0,f(x) 为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，垂直布置密度ρtV1＝0,ρtV2＝ρbV1-1。
本发明的有益效果：
本发明针对现有三明治类复合结构仅有正六面体蜂窝元胞的不足，提出了不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，给出了不规则元胞的包络空间设计计算方法和三明治类复合结构元胞布置密度计算公式，填补了三明治类复合夹芯结构的设计方法空白。
附图说明
图1为三顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构示意图；
图2为三顶点-四顶点不规则元胞的三明治类复合结构示意图；
图3为四顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构示意图；
图4为三明治类复合结构布置密度参数示意图；
图5为一种三顶点-四顶点不规则元胞的三明治类复合结构底板示意图；
图6为一种三顶点-四顶点不规则元胞的三明治类复合结构底板示意图；
图7为一种四顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构底板示意图；
图8为一种四顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构顶板示意图；
图9为一种三顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构底板示意图；
图10为一种三顶点-六顶点不规则元胞的三明治类复合结构顶板示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
本发明针对三明治类复合结构的不规则元胞，根据不规则元胞的下底面和上顶面的形状特征选择不规则元胞的包络空间上顶面形状，根据不规则元胞的下底面和上顶面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间下底面和上顶面的形状，计算包络空间下底面和上顶面的尺寸，构建不规则元胞的包络空间，实现不规则元胞的空间叠合；根据三明治类复合结构设计参数，合理设计布局三明治类复合结构的各类型不规则元胞。
一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，步骤如下：
1)根据不规则元胞的下底面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间下底面形状；
2)根据不规则元胞的下底面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间下底面形状，计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸，具体如下：
3)根据不规则元胞的上顶面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4)根据不规则元胞的上顶面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间上顶面形状，计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸，具体如下：
5)构建不规则元胞的包络空间；
6)根据三明治类复合结构设计参数(如图4所示)，计算不规则元胞的布置密度，生成三明治类复合结构板；
7)将一块三明治复合结构板正置，一块三明治复合结构板倒置，相互不规则元胞的包络空间叠合，构成三明治类复合结构(如图1-3所示)。
所述的步骤1)中选择不规则元胞的包络空间下底面形状方法如下，
2.1)若下底面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.2)若下底面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状。
所述的步骤2)中计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸方法如下，
3.1)若下底面为三个顶点图形、包络空间下底面形状为等边三角形，选择下底面任意两个顶点间距离最长L0的作为包络空间下底面的等边三角形的边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.2)若下底面为四个顶点图形、包络空间下底面形状为正四边形，选择下底面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正四边形的边长Lt0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择下底面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；选择下底面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正六边形的边长Lt0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为 Lts；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间下底面。
所述的步骤3)中选择不规则元胞的包络空间上顶面形状方法如下，
4.1)若上顶面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.2)若上顶面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状。
所述的步骤4)中计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸方法如下，
5.1)若上顶面为三个顶点图形、包络空间上顶面形状为等边三角形，选择上顶面两个顶点间距离最长L0的作为包络空间上顶面的等边三角形的边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.2)若上顶面为四个顶点图形、包络空间上顶面形状为正四边形，选择上顶面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正四边形的边长Lb0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择上顶面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；选择上顶面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正六边形的边长Lb0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间上顶面。
所述的步骤5)中，对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ，将包络空间下底面边长Lbs和包络空间上顶面边长Lts放大δ倍，分别为Lb和Lt，构建不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为等边三角形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000061
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000062
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1，ρtH2＝ρbH2，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正四边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000063
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000064
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，ρtH2＝ρbH2+1，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1。
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正六边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000065
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000066
ρbV2＝0,f(x) 为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，垂直布置密度ρtV1＝0,ρtV2＝ρbV1-1。
实施例1
1.被告知的三明治类复合结构不规则元胞几何结构参数，下底面为四顶点，四边形的边长分别为9mm,10mm,7mm,9mm；上顶面为三顶点，三角形的边长分别为5mm,5mm,6mm；三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm。
1.1)根据不规则元胞的下底面四个顶点的形状特征，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
1.2)选择下底面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0＝10mm作为包络空间下底面的正四边形的边长Lb0，正四边形可以完全包容不规则元胞的下底面，则边长Lbs＝10mm。
1.3)根据不规则元胞的上顶面三个顶点的形状特征，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
1.4)选择上顶面任意两个顶点间距离最长L0＝6mm作为包络空间上顶面的等边三角形的边长 Lt0，等边三角形可以完全包容不规则元胞的上顶面，边长为Lts＝6mm。
2.对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ(δ＝1.05)，将包络空间下底面和包络空间上顶面边长放大1.05倍，则Lb＝Lbs*1.05＝10*1.05＝10.5mm，Lt＝Lts*1.05＝6*1.05＝6.3mm，形成不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性；
3.根据三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm，包络空间下底面为正四边形，边长为Lb＝10.5mm，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000071
Figure BDA0001305097530000072
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000073
Figure BDA0001305097530000074
结果如图5所示；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1＝2-1＝1，ρtH2＝ρbH2+1＝1+1＝2垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1＝2-1＝1，ρtV2＝ρbV2+1＝1+1＝2，结果
如图6所示。
实施例2
1.被告知的三明治类复合结构不规则元胞几何结构参数，下底面为六顶点，六边形的边长分别为8mm,7mm,9mm,10mm,7mm,9mm；上顶面为四顶点，四边形的边长分别为 5mm,5mm,6mm,6mm；三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm。
2.1)根据不规则元胞的下底面六个顶点的形状特征，选择正六边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
1.2)选择下底面六个顶点构成的六边形图形的最长边长L0＝10mm作为包络空间下底面的正六边形的边长Lb0，正六边形可以完全包容不规则元胞的下底面，则边长Lbs＝10mm。
1.3)根据不规则元胞的上顶面四个顶点的形状特征，选择正方形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
1.4)选择上顶面任意两个顶点间距离最长L0＝6mm作为包络空间上顶面的正六边形的边长 Lt0，正六边形可以完全包容不规则元胞的上顶面，边长为Lts＝10mm。
2.对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ(δ＝1.05)，将包络空间下底面和包络空间上顶面边长放大1.05倍，则Lb＝Lbs*1.05＝10*1.05＝10.5mm，Lt＝Lts*1.05＝6*1.05＝6.3mm，形成不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性；
3.根据三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm，包络空间下底面为正六边形，边长为Lb＝10.5mm，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000081
ρbH2＝ρbH1＝2
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000082
ρbV2＝0
结果如图7所示；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1＝2- 1＝1，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1＝3-1＝2，结果如图8所示。
实施例3
1.被告知的三明治类复合结构不规则元胞几何结构参数，下底面为六顶点，六边形的边长分别为1mm,8mm,1mm,8mm,1mm,8mm；上顶面为三顶点，三角形的边长分别为5mm,5mm,6mm；三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm。
2.1)根据不规则元胞的下底面六个顶点的形状特征，分别计算包络正三角形和包络正六边形的面积，选择面积较小的正三角作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
1.2)选择下底面六个顶点构成的六边形图形的最长边长L0＝10mm作为包络空间下底面的正三角形形的边长Lb0，正三角形可以完全包容不规则元胞的下底面，则边长Lbs＝10mm。
1.3)根据不规则元胞的上顶面三个顶点的形状特征，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
1.4)选择上顶面任意两个顶点间距离最长L0＝6mm作为包络空间上顶面的等边三角形的边长 Lt0，等边三角形可以完全包容不规则元胞的上顶面，边长为Lts＝6mm。
2.对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ(δ＝1.05)，将包络空间下底面和包络空间上顶面边长放大1.05倍，则Lb＝Lbs*1.05＝10*1.05＝10.5mm，Lt＝Lts*1.05＝6*1.05＝6.3mm，形成不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性；
3.根据三明治类复合结构设计参数长度L1＝45mm，宽度L2＝45mm，包络空间下底面为正六边形，边长为Lb＝10.5mm，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure BDA0001305097530000091
ρbH2＝ρbH1＝2
垂直布置密度
Figure BDA0001305097530000092
ρbV2＝ρbV1-1＝2-1＝1
结果如图9所示；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρtH2＝ρbH1＝ρbH2＝2，垂直布置密度ρtv1＝ρbV1-1＝2-1＝1，ρtV2＝ρbV2+1＝1+1＝2，结果如图10所示。
以上所述仅为本发明的一个具体实施方式，不构成对本发明的任何限制。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种针对不规则元胞的三明治类复合结构设计方法，其特征在于：步骤如下：
1)根据不规则元胞的下底面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间下底面形状；
2)根据不规则元胞的下底面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间下底面形状，计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸；
3)根据不规则元胞的上顶面的形状特征，选择不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4)根据不规则元胞的上顶面的几何尺寸和已选择不规则元胞的包络空间上顶面形状，计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸；
5)构建不规则元胞的包络空间；
6)根据三明治类复合结构设计参数，计算不规则元胞的布置密度，生成三明治类复合结构板；
7)将一块三明治复合结构板正置，一块三明治复合结构板倒置，相互不规则元胞的包络空间叠合，构成三明治类复合结构；
所述的步骤1)中选择不规则元胞的包络空间下底面形状方法如下，
2.1)若下底面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.2)若下底面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
2.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间下底面形状；
所述的步骤2)中计算不规则元胞的包络空间下底面尺寸方法如下，
3.1)若下底面为三个顶点图形、包络空间下底面形状为等边三角形，选择下底面任意两个顶点间距离最长L0的作为包络空间下底面的等边三角形的边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.2)若下底面为四个顶点图形、包络空间下底面形状为正四边形，选择下底面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正四边形的边长Lt0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；
3.3)若下底面为五个及以上顶点图形，选择下底面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lt0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；选择下底面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间下底面的正六边形的边长Lt0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的下底面时，边长为Lts；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间下底面；
所述的步骤3)中选择不规则元胞的包络空间上顶面形状方法如下，
4.1)若上顶面为三个顶点图形，选择等边三角形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.2)若上顶面为四个顶点图形，选择正四边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
4.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择等边三角形或者正六边形作为不规则元胞的包络空间上顶面形状；
所述的步骤4)中计算不规则元胞的包络空间上顶面尺寸方法如下，
5.1)若上顶面为三个顶点图形、包络空间上顶面形状为等边三角形，选择上顶面两个顶点间距离最长L0的作为包络空间上顶面的等边三角形的边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.2)若上顶面为四个顶点图形、包络空间上顶面形状为正四边形，选择上顶面四个顶点构成的四边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正四边形的边长Lb0，增大正四边形边长，直到正四边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；
5.3)若上顶面为五个及以上顶点图形，选择上顶面任意两个顶点间最长距离L0作为等边三角形边长Lb0，增大等边三角形边长，直到等边三角形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；选择上顶面顶点构成的多边形图形的最长边长L0的作为包络空间上顶面的正六边形的边长Lb0，增大正六边形边长，直到正六边形完全包容不规则元胞的上顶面时，边长为Lbs；计算等边三角形和正六边形面积大小，选择面积小的作为包络空间上顶面；
所述的步骤5)中，对包络空间下底面和包络空间上顶面乘以扩充因子δ，将包络空间下底面边长Lbs和包络空间上顶面边长Lts放大δ倍，分别为Lb和Lt，构建不规则元胞的包络空间，增强包络空间的容差性；
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为等边三角形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure FDA0002512415690000021
垂直布置密度
Figure FDA0002512415690000022
Figure FDA0002512415690000023
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1，ρtH2＝ρbH2，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1；
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正四边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure FDA0002512415690000031
垂直布置密度
Figure FDA0002512415690000032
f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，ρtH2＝ρbH2+1，垂直布置密度ρtV1＝ρbV1-1，ρtV2＝ρbV2+1；
所述的步骤6)中，计算不规则元胞的布置密度具体如下：根据三明治类复合结构设计参数即长度L1，宽度L2，若包络空间下底面为正六边形，边长为Lb，则三明治类复合结构底板不规则元胞的水平布置密度
Figure FDA0002512415690000033
垂直布置密度
Figure FDA0002512415690000034
ρbV2＝0,f(x)为向下取整函数；三明治类复合结构顶板不规则元胞的水平布置密度ρtH1＝ρbH1-1，垂直布置密度ρtV1＝0,ρtV2＝ρbV1-1。
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