CN109190173A - 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法 - Google Patents

一种构造蜂窝夹层结构模型的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109190173A
CN109190173A CN201810878002.9A CN201810878002A CN109190173A CN 109190173 A CN109190173 A CN 109190173A CN 201810878002 A CN201810878002 A CN 201810878002A CN 109190173 A CN109190173 A CN 109190173A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cellular
panel
core
thickness
honeycomb
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810878002.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109190173B (zh
Inventor
闫群
刘利阳
王晓庆
王磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Original Assignee
Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC filed Critical Shenyang Aircraft Design and Research Institute Aviation Industry of China AVIC
Priority to CN201810878002.9A priority Critical patent/CN109190173B/zh
Publication of CN109190173A publication Critical patent/CN109190173A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109190173B publication Critical patent/CN109190173B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G06F30/23—Design optimisation, verification or simulation using finite element methods [FEM] or finite difference methods [FDM]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Vibration Dampers (AREA)

Abstract

本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法，包括步骤一、针对蜂窝芯体进行参数化描述并创建蜂窝芯体的几何模型；步骤二、创建面板的几何模型；步骤三、对创建的蜂窝芯体设置单层厚度区域和双层厚度区域；步骤四、设置单层厚度区域、双层厚度区域以及面板的材料属性、厚度、弹性模量和泊松比；步骤五、将蜂窝芯体与面板连接。本发明方法创建的建模工具能够实现蜂窝夹层结构的快速建模、自动网格划分和赋予材料参数，且界面友好、操作简单，能够极大地提高设计员的工作效率。

Description

一种构造蜂窝夹层结构模型的方法
技术领域
本发明的方法属于数据建模领域，具体涉及到一种快速的构建蜂窝夹层结构模型的方法。
背景技术
蜂窝夹层结构由面板与蜂窝芯体组成，存在面板失效、芯体剪切失效、芯体压溃等失效模式。由于采用解析法或建立蜂窝等效模型均难以对其强度进行准确预测，而手动建立蜂窝模型又费时费力，现在急需一种蜂窝夹层结构的参数化建模方法。
发明内容
本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法，能够解决蜂窝夹层结构的参数化建模，提高蜂窝夹层结构的分析精度及分析效率。
本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法，所述蜂窝夹层结构包括由多个正六边形蜂窝节点构成的蜂窝芯体，以及设置在所述蜂窝芯体两端的面板，所述方法包括：
步骤一、针对所述蜂窝芯体进行参数化描述并创建所述蜂窝芯体的几何模型，所述参数化描述包括获取构造所述蜂窝芯体的所述正六边形蜂窝节点的横向数量numX及纵向数量numY；以及获取各正六边形蜂窝节点的位置信息location(i，j)，其中，所述i，j分别为横向及纵向的节点序号；
步骤二、创建所述面板的几何模型，所述面板包括为矩形截面的第一面板及第二面板，设定第一面板的任一角坐标(0,0)，并根据蜂窝节点的横向数量numX、纵向数量numY及蜂窝节点的边长α确定坐标(0,0)的对角线坐标(lreal，wreal)，之后根据矩形截面板的厚度创建所述第一面板的几何模型，同理，结合蜂窝高度depth确定第二面板的几何模型；
步骤三、对创建的所述蜂窝芯体设置单层厚度区域和双层厚度区域，包括选取任一正六边形蜂窝节点中一组相对的两个边进行双层厚度处理，其余两组相对的两个边进行单层厚度处理，并且所有正六边形蜂窝节点中选取的加厚处理的边相互平行；
步骤四、设置所述单层厚度区域、所述双层厚度区域以及所述面板的材料属性、厚度、弹性模量和泊松比；
步骤五、将所述蜂窝芯体与所述面板连接。
优选的是，步骤一中进一步包括：
步骤11、获取所述蜂窝芯体的纵向尺寸l，横向尺寸w，以及单个正六边形蜂窝节点的边长α；
步骤12、根据公式求取numX、numY以及location(i，j)：
当i％2＝j％2，则
当i％2≠j％2，则
i＝0，1，…，numX-1
j＝0，1，…，numY-1
其中，int为取整运算，％为求余运算；
步骤13、获取蜂窝高度depth；
步骤14、根据所述numX、numY、location(i，j)以及depth创建所述蜂窝芯体的几何模型。
优选的是，步骤二中所述对角线坐标(lreal，wreal)的确定步骤包括：
有益效果：
本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法编写了蜂窝夹层结构的参数化建模工具，能够实现蜂窝夹层结构的快速建模、自动网格划分和赋予材料参数，极大的提高了工作效率。
附图说明
图1是本实施例中蜂窝芯体的结构图；
图2是本实施例中自动创建的蜂窝芯体草图；
图3是本实施例中蜂窝芯体的几何模型；
图4是本实施例中单层厚度区域与双层厚度区域的示意图；
图5是本实施例中构造的蜂窝夹层结构有限元模型；
其中，L-纵向尺寸，w-横向尺寸，T-蜂窝高度，α-边长，N-蜂窝节点。
具体实施方式
为了使得本发明的构造蜂窝夹层结构模型的方法更容易被理解，以下将结合附图尽心更详细的描述。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
本发明的是一种构造蜂窝夹层结构模型的方法，蜂窝夹层结构包括由多个正六边形蜂窝节点构成的蜂窝芯体，以及设置在蜂窝芯体两端的面板，方法包括：
步骤一、针对蜂窝芯体进行参数化描述并创建蜂窝芯体的几何模型，参数化描述包括获取构造蜂窝芯体的正六边形蜂窝节点的横向数量numX及纵向数量numY；以及获取各正六边形蜂窝节点的位置信息location(i，j)，其中，i，j分别为横向及纵向的节点序号；
步骤二、创建面板的几何模型，面板包括为矩形截面的第一面板及第二面板，设定第一面板的任一角坐标(0,0)，并根据蜂窝节点的横向数量numX、纵向数量numY及蜂窝节点的边长α确定坐标(0,0)的对角线坐标(lreal，wreal)，之后根据矩形截面板的厚度创建第一面板的几何模型，同理，结合蜂窝高度depth确定第二面板的几何模型；
步骤三、对创建的蜂窝芯体设置单层厚度区域和双层厚度区域，包括选取任一正六边形蜂窝节点中一组相对的两个边进行双层厚度处理，其余两组相对的两个边进行单层厚度处理，并且所有正六边形蜂窝节点中选取的加厚处理的边相互平行；
步骤四、设置单层厚度区域、双层厚度区域以及面板的材料属性、厚度、弹性模量和泊松比；
步骤五、将蜂窝芯体与面板连接。
在本发明中，步骤一中进一步包括：
步骤11、获取蜂窝芯体的纵向尺寸l，横向尺寸w，以及单个正六边形蜂窝节点的边长α；
步骤12、根据公式求取numX、numY以及location(i，j)：
当i％2＝j％2，则
当i％2≠j％2，则
i＝0，1，…，numX-1
j＝0，1，…，numY-1
其中，int为取整运算，％为求余运算；
步骤13、获取蜂窝高度depth；
步骤14、根据numX、numY、location(i，j)以及depth创建蜂窝芯体的几何模型。
在本发明中，步骤二中对角线坐标(lreal，wreal)的确定步骤包括：
图1为本实施例中的蜂窝夹层结构的模型结构图，在Abaqus软件平台下创建蜂窝夹层结构的有限元模型，其中，蜂窝芯体纵向尺寸l＝30mm，蜂窝横向尺寸w＝20mm，蜂窝高度t1＝10.0mm，蜂窝边长α＝2mm，蜂窝节点厚度t2＝0.05mm，面板厚度t3＝1.0mm。蜂窝芯体材料为钛合金TC4，弹性模量E＝108.5GPa，泊松比υ＝0.3，面板材料为铝合金2B06，弹性模量E＝69GPa，泊松比υ＝0.3。
根据步骤一对蜂窝节点的坐标进行参数化描述，创建出的草图如图2所示。
应用“BaseShellExtrude”创建蜂窝芯体几何模型，其中，sketch设定为上述创建的草图，depth设定为蜂窝高度，本实施例中depth＝t1＝10mm。创建的蜂窝芯体如图3所示。
创建面板的几何模型，面板包括为矩形截面的第一面板及第二面板，设定第一面板的任一角坐标(0,0)，并根据蜂窝节点N的横向数量numX、纵向数量numY及蜂窝节点的边长α确定坐标(0,0)的对角线坐标(lreal，wreal)，之后根据矩形截面板的厚度t2创建第一面板的几何模型，同理，结合蜂窝高度depth确定第二面板的位置，并结合第二面板厚度t3确定其几何模型。
对创建的蜂窝芯体设定单层厚度区域和双层厚度区域，如图4所示。其中，加粗显示部分为设定的双层厚度区域，其余为设定的单层厚度区域。
给单层厚度区域和双层厚度区域分别赋予材料属性，设定单层厚度区域的厚度为0.05mm，设定双层厚度区域的厚度为0.10mm，弹性模量均设定为108.5GPa，泊松比均设定为0.3。给面板赋予材料属性，弹性模量设定为69GPa，泊松比设定为0.3。
采用“Tie”约束模拟蜂窝芯体和面板的连接，分别为蜂窝芯体和面板划分网格，创建的蜂窝夹层结构有限元模型如图5所示。
本发明的方法提供了一种在Abaqus平台下蜂窝夹层结构的快速参数化建模工具，能够实现蜂窝夹层结构的参数化建模，且界面友好，操作简便。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种构造蜂窝夹层结构模型的方法，所述蜂窝夹层结构包括由多个正六边形蜂窝节点构成的蜂窝芯体，以及设置在所述蜂窝芯体两端的面板，其特征在于，所述方法包括：
步骤一、针对所述蜂窝芯体进行参数化描述并创建所述蜂窝芯体的几何模型，所述参数化描述包括获取构造所述蜂窝芯体的所述正六边形蜂窝节点的横向数量numX及纵向数量numY；以及获取各正六边形蜂窝节点的位置信息location(i，j)，其中，所述i，j分别为横向及纵向的节点序号；
步骤二、创建所述面板的几何模型，所述面板包括为矩形截面的第一面板及第二面板，设定第一面板的任一角坐标(0,0)，并根据蜂窝节点的横向数量numX、纵向数量numY及蜂窝节点的边长α确定坐标(0,0)的对角线坐标(lreal，wreal)，之后根据矩形截面板的厚度创建所述第一面板的几何模型，同理，结合蜂窝高度depth确定第二面板的几何模型；
步骤三、对创建的所述蜂窝芯体设置单层厚度区域和双层厚度区域，包括选取任一正六边形蜂窝节点中一组相对的两个边进行双层厚度处理，其余两组相对的两个边进行单层厚度处理，并且所有正六边形蜂窝节点中选取的加厚处理的边相互平行；
步骤四、设置所述单层厚度区域、所述双层厚度区域以及所述面板的材料属性、厚度、弹性模量和泊松比；
步骤五、将所述蜂窝芯体与所述面板连接。
2.根据权利要求1所述的Abaqus软件平台下快速建造蜂窝夹层结构模型的方法，其特征在于，步骤一中进一步包括：
步骤11、获取所述蜂窝芯体的纵向尺寸l，横向尺寸w，以及单个正六边形蜂窝节点的边长α；
步骤12、根据公式求取numX、numY以及location(i，j)：
当i％2＝j％2，则
当i％2≠j％2，则
i＝0，1，…，numX-1
j＝0，1，…，numY-1
其中，int为取整运算，％为求余运算；
步骤13、获取蜂窝高度depth；
步骤14、根据所述numX、numY、location(i，j)以及depth创建所述蜂窝芯体的几何模型。
3.根据权利要求1所述的Abaqus软件平台下快速建造蜂窝夹层结构模型的方法，其特征在于，步骤二中所述对角线坐标(lreal，wreal)的确定步骤包括：
CN201810878002.9A 2018-08-03 2018-08-03 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法 Active CN109190173B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810878002.9A CN109190173B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810878002.9A CN109190173B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109190173A true CN109190173A (zh) 2019-01-11
CN109190173B CN109190173B (zh) 2023-04-21

Family

ID=64920083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810878002.9A Active CN109190173B (zh) 2018-08-03 2018-08-03 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109190173B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110464514A (zh) * 2019-07-16 2019-11-19 太原理工大学 蜂窝夹芯结构在椎体植入物中的应用及植入物的制备方法
CN113211925A (zh) * 2021-05-11 2021-08-06 上海卫星工程研究所 非等厚度蜂窝夹层板
CN114022641A (zh) * 2021-11-08 2022-02-08 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 一种含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的有限元网格生成方法

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2064873A1 (en) * 1989-08-15 1991-02-16 Richard W. Lusignea Film based composite structures for ultralight-weight sdi systems
FR2782530A1 (fr) * 1998-08-04 2000-02-25 Florian Tuczek Systeme de construction
JP2000280089A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Nippon Light Metal Co Ltd 高強度アルミニウム合金合わせ板およびアルミニウム合金製ろう付け体
WO2004026115A2 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 The General Hospital Corporation Theree-dimensional construct for the design and fabrication of physiological fluidic networks
CN1669758A (zh) * 2005-04-25 2005-09-21 周玉成 三维纹理模板的制作方法
US7181221B1 (en) * 2002-09-26 2007-02-20 George Mason Intellectual Properties, Inc. Cellular network handoff modeling
CN102663153A (zh) * 2012-03-08 2012-09-12 北京航空航天大学 一种异型蜂窝结构的有限元建模方法
CN104159258A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 电信科学技术研究院 一种通信节点状态调整方法、装置及系统
DE102014011775A1 (de) * 2014-08-09 2016-02-11 Florian Tuczek Faltstruktur, Bauelement-Verbindung, Sandwichplatte, sowie Faltverfahren und -werkzeug
CN106021802A (zh) * 2016-06-06 2016-10-12 上海宇航系统工程研究所 一种含预埋梁蜂窝夹层结构强度的有限元计算方法
US20160311165A1 (en) * 2013-03-22 2016-10-27 Markforged, Inc. Multiaxis fiber reinforcement for 3d printing
CN106777498A (zh) * 2016-11-18 2017-05-31 上海卫星工程研究所 快速创建蜂窝夹层板三维模型的方法
CN107577875A (zh) * 2017-09-07 2018-01-12 东南大学 一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法
CN108283944A (zh) * 2018-04-10 2018-07-17 北京国电龙源环保工程有限公司 一种3d打印成型制备的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2064873A1 (en) * 1989-08-15 1991-02-16 Richard W. Lusignea Film based composite structures for ultralight-weight sdi systems
FR2782530A1 (fr) * 1998-08-04 2000-02-25 Florian Tuczek Systeme de construction
JP2000280089A (ja) * 1999-03-30 2000-10-10 Nippon Light Metal Co Ltd 高強度アルミニウム合金合わせ板およびアルミニウム合金製ろう付け体
WO2004026115A2 (en) * 2002-09-23 2004-04-01 The General Hospital Corporation Theree-dimensional construct for the design and fabrication of physiological fluidic networks
US7181221B1 (en) * 2002-09-26 2007-02-20 George Mason Intellectual Properties, Inc. Cellular network handoff modeling
CN1669758A (zh) * 2005-04-25 2005-09-21 周玉成 三维纹理模板的制作方法
CN102663153A (zh) * 2012-03-08 2012-09-12 北京航空航天大学 一种异型蜂窝结构的有限元建模方法
US20160311165A1 (en) * 2013-03-22 2016-10-27 Markforged, Inc. Multiaxis fiber reinforcement for 3d printing
CN104159258A (zh) * 2013-05-15 2014-11-19 电信科学技术研究院 一种通信节点状态调整方法、装置及系统
DE102014011775A1 (de) * 2014-08-09 2016-02-11 Florian Tuczek Faltstruktur, Bauelement-Verbindung, Sandwichplatte, sowie Faltverfahren und -werkzeug
CN106021802A (zh) * 2016-06-06 2016-10-12 上海宇航系统工程研究所 一种含预埋梁蜂窝夹层结构强度的有限元计算方法
CN106777498A (zh) * 2016-11-18 2017-05-31 上海卫星工程研究所 快速创建蜂窝夹层板三维模型的方法
CN107577875A (zh) * 2017-09-07 2018-01-12 东南大学 一种缝合式夹芯板有限元参数化建模方法
CN108283944A (zh) * 2018-04-10 2018-07-17 北京国电龙源环保工程有限公司 一种3d打印成型制备的蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
史齐: "负泊松比蜂窝夹芯结构性能表征及优化设计", 《优秀硕士学位论文全文数据库》 *
张铁亮: "蜂窝夹层结构稳定性模拟研究", 《飞机设计》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110464514A (zh) * 2019-07-16 2019-11-19 太原理工大学 蜂窝夹芯结构在椎体植入物中的应用及植入物的制备方法
CN110464514B (zh) * 2019-07-16 2020-09-04 太原理工大学 蜂窝夹芯结构在椎体植入物中的应用及植入物的制备方法
CN113211925A (zh) * 2021-05-11 2021-08-06 上海卫星工程研究所 非等厚度蜂窝夹层板
CN114022641A (zh) * 2021-11-08 2022-02-08 中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所 一种含凹坑缺陷蜂窝夹芯板的有限元网格生成方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109190173B (zh) 2023-04-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109753753B (zh) 一种基于bim的桥梁模架智能设计方法
CN109190173A (zh) 一种构造蜂窝夹层结构模型的方法
CN110188423B (zh) 一种基于有限元网格划分的线性工程结构快速bim建模方法
CN102622472B (zh) 分析复合材料机械连接钉载和应力分布及应力水平的方法
Daynes et al. Design concepts for generating optimised lattice structures aligned with strain trajectories
CN108372693A (zh) 一种超大尺寸单曲反射面复合蜂窝夹层结构及其成形方法
CN103838913A (zh) 曲线箱梁弯桥的有限单元法
CN104750892A (zh) 一种变厚度曲面零件内形面的三维建模方法
CN105225272A (zh) 一种基于多轮廓线三角网重构的三维实体建模方法
CN109558614B (zh) 页岩气藏多尺度裂缝内气体流动的模拟方法及系统
CN103353916A (zh) 基于工程的复合材料层合板铺层优化后处理方法
CN109733554B (zh) 面向船舶分段建造的胎架智能布置方法及计算机存储介质
CN113742829B (zh) 一种桥梁结构任意截面读取处理和截面特性计算方法
CN104899381B (zh) 一种焊接箱型截面钢节点多尺度有限元建模方法
CN102073769B (zh) 一种快速预测铸件热节的方法
CN107545097A (zh) 一种高效铝合金榫卯连接结构的cae模拟优化分析方法
CN111143935B (zh) 一种三维混凝土高架桥的自动设计方法
CN104894319A (zh) 基于bim技术的热风炉格子砖砌块施工方法
CN112560321A (zh) 一种劲性骨架混凝土拱桥拱圈外包混凝土采用分环分段浇筑长度的计算方法
CN102841969A (zh) 一种板壳和梁强化结构的有限元建模方法
CN110222463A (zh) 基于vcct确定不同裂纹长度的能量释放率的优化方法
Zhu et al. A simple automatic hexahedron mesh generation and polyhedral smoothed finite element method for mechanics problems
CN111898181B (zh) 一种古建筑模型自动组装方法
CN111881494B (zh) 一种古建筑模型自动组装系统
CN102930087A (zh) 一种模拟仿真技术中的相邻粒子搜索方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant