CN111081322A - 一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了闭孔泡沫吸波材料技术领域的一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，包括如下步骤：S1、分析并布置生成Voronoi图的基点；根据建立的模型每层的胞体数、每个坐标方向的层数、每个坐标方向的布置点数，计算总基点数目数值；S2、Matlab布置种子；通过Matlab软件根据S1生成的基点形成Voronoi图形；S3、通过Rhino生成正十四面体Voronoi图；调用Matlab生成的基点坐标，对应生成泡沫正十四面体Vonoroi结构图，本发明利用Matlab和Rhino软件相结合的方法，建立了泡沫材料正十四面体细观结构几何模型。其中Matlab语言简单，生成形成Vonoroi图形的基点坐标易于实现；Rhino软件绘图功能丰富，而且在基点坐标给出的情形下，绘制三维Vonoroi过程简单易行。

Description

一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法

技术领域

本发明涉及闭孔泡沫吸波材料技术领域，具体为一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法。

背景技术

多孔材料具有相对质量轻、比表面积大、阻尼性能好等特点，且兼具功能和结构，已成为一种优秀的新型功能结构材料。研究表明，多孔结构有助于吸波材料对电磁波的吸收。泡沫材料细观模型的研究常见于材料的力学性能分析。力学性能研究的泡沫细观模型有Gibson-Ashby模型、Kelvin模型及八面体模型等。国内许多科学工作者对泡沫材料的模型进行了研究，一直以来，Kelvin提出的十四面体被认为单位体积表面积，而且这种模型结构接近于球。

现有的闭孔泡沫吸波材料在进行建模的过程中，过程十分复杂且繁琐，而且不便于根据基点坐标快速实现模型的建立。

基于此，本发明设计了一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，以解决上述背景技术中提出的现有的闭孔泡沫吸波材料在进行建模的过程中，过程十分复杂且繁琐，而且不便于根据基点坐标快速实现模型的建立的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，包括如下步骤：

S1、分析并布置生成Voronoi图的基点；根据建立的模型每层的胞体数、每个坐标方向的层数、每个坐标方向的布置点数，计算总基点数目数值；

S2、Matlab布置种子；通过Matlab软件根据S1生成的基点形成Voronoi图形；

S3、通过Rhino生成正十四面体Voronoi图；调用Matlab生成的基点坐标，对应生成泡沫正十四面体Vonoroi结构图。

优选的，所述S2中Matlab软件的操作步骤包括：

a、利用Matlab循环语句，布置生成正十四面体Voronoi图的基点；

b、利用Matlab软件生成Voronoi晶胞；

c、将生成的Voronoi晶胞按照指定顺序保存为数据文件，再写入到仿真软件。

优选的，所述S1中每两个相邻泡孔层间，在泡孔直径一半的位置处布置新基点。

优选的，所述S3中Rhino软件建立几何模型时包括如下步骤：

1)将Matlab生成的基点坐标分别导入至Rhino的至少三个文本模块中；

2)把每个文本模块的输出端分别连接到点模块所对应的输入端；

3)在步骤2)后，将点模块所对应的输出端接入Voronoi模块的输入端，生成Voronoi图。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用Matlab和Rhino软件相结合的方法，建立了泡沫材料正十四面体细观结构几何模型。其中Matlab语言简单，生成形成Vonoroi图形的基点坐标易于实现；Rhino软件绘图功能丰富，而且在基点坐标给出的情形下，绘制三维Vonoroi过程简单易行。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的流程框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，包括如下步骤：

S1、分析并布置生成Voronoi图的基点；根据建立的模型每层的胞体数、每个坐标方向的层数、每个坐标方向的布置点数，计算总基点数目数值；

S2、Matlab布置种子；通过Matlab软件根据S1生成的基点形成Voronoi图形；

S3、通过Rhino生成正十四面体Voronoi图；调用Matlab生成的基点坐标，对应生成泡沫正十四面体Vonoroi结构图。

需要说明的是，由于泡沫材料细观结构特点，可以通过一定规则生成胞体结构，近年来Voronoi技术在泡沫模型的建立上得到了应用，利用Voronoi图形技术可以便于闭孔泡沫正十四面体几何模型的建立，并且，在分析并布置了生成Voronoi图的基点时，假设泡孔直径d＝1mm，每个方向都是6层，则每个坐标方向可以布置6个点，假设建立的模型每层有6个胞体，则基点数目为432。

更进一步的实施方式为，所述S2中Matlab软件的操作步骤包括：

a、利用Matlab循环语句，布置生成正十四面体Voronoi图的基点；

b、利用Matlab软件生成Voronoi晶胞；

c、将生成的Voronoi晶胞按照指定顺序保存为数据文件，再写入到仿真软件；

需要解释的是，由于Matlab软件可以根据生成基点形成Voronoi图形，因此该软件在Voronoi几何模型方面得到了应用，具体做法是，利用MATLAB生成Voronoi晶胞，将其按一定顺序保存为数据文件，再读入到仿真软件，根据这个方法，建立了模拟泡沫材料的正十四面体模型。利用Matlab的循环语句，布置生成正十四面体Voronoi图的基点，共432个点。

更进一步的实施方式为，所述S1中每两个相邻泡孔层间，在泡孔直径一半的位置处布置新基点；由于模拟的是闭孔结构，每两个相邻泡孔层间，往往会围绕着其它胞体，所以还需在d/2(即0.5mm)的位置布置基点。

更进一步的实施方式为，所述S3中Rhino软件建立几何模型时包括如下步骤：

1)将Matlab生成的基点坐标分别导入至Rhino的至少三个文本模块中；

2)把每个文本模块的输出端分别连接到点模块所对应的输入端；

3)在步骤2)后，将点模块所对应的输出端接入Voronoi模块的输入端，生成Voronoi图；

需要解释的是，在Rhino软件中建立几何模型，就像搭建“电子积木”一样。首先将Matlab生成的基点坐标(x，y，z)，分别导入到Rhino的3个文本模块，把每个文本模块的输出端分别连结到“点模块”的输入端。接着将“点模块”的输出端接Voronoi模块输入端，即利用软件，根据基点坐标画Voronoi图，得到的泡沫材料模型。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (4)

1.一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、分析并布置生成Voronoi图的基点；根据建立的模型每层的胞体数、每个坐标方向的层数、每个坐标方向的布置点数，计算总基点数目数值；

S2、Matlab布置种子；通过Matlab软件根据S1生成的基点形成Voronoi图形；

S3、通过Rhino生成正十四面体Voronoi图；调用Matlab生成的基点坐标，对应生成泡沫正十四面体Vonoroi结构图。

2.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，其特征在于：所述S2中Matlab软件的操作步骤包括：

a、利用Matlab循环语句，布置生成正十四面体Voronoi图的基点；

b、利用Matlab软件生成Voronoi晶胞；

c、将生成的Voronoi晶胞按照指定顺序保存为数据文件，再写入到仿真软件。

3.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，其特征在于：所述S1中每两个相邻泡孔层间，在泡孔直径一半的位置处布置新基点。

4.根据权利要求1所述的一种闭孔泡沫吸波材料的建模方法，其特征在于：所述S3中Rhino软件建立几何模型时包括如下步骤：

1)将Matlab生成的基点坐标分别导入至Rhino的至少三个文本模块中；

2)把每个文本模块的输出端分别连接到点模块所对应的输入端；

3)在步骤2)后，将点模块所对应的输出端接入Voronoi模块的输入端，生成Voronoi图。

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