理想材料零件数字化设计制造的CAD模型及其数据后处理

发布时间：2024-06-30 03:41

　　理想材料零件是由单质材料、复合材料、功能梯度材料和按照一定规律分布的功能细结构材料甚至嵌入器件等构成的复杂非均匀材料零件，在达到节约资源的同时，大大提高了零件的整体性能，实现零件的材料构成、几何外形和宏观性能的完美结合。理想材料零件打破了传统零件由一种材料构成的常规，使得传统均质材料零件的设计理论和制造方法已经无法应用在理想材料零件之上，为此，必须探索全新的理想材料零件设计理论与制造方法。 CAD模型是非均质材料零件设计与制造研究的热点问题，也是理想材料零件数字化并行设计与制造中的基础问题。本论文针对于此展开，首先给出了理想材料零件的概念及其数字化并行设计与制造框架和存在的问题；然后分别从复合材料分析的均匀化理论和基于该理论的材料细观结构拓扑优化设计两个方面阐述了理想材料零件的现实性与理论依据。 本文将理想材料零件CAD模型建立在以几何空间为底空间、以材料空间为丛空间的结构上，使用非流形几何模型作为理想材料零件几何拓扑模型的基础，并在半边数据结构基础上，针对理想材料零件的非流形特征局限内部边界上的特点，给出了一个半面数据结构来表述零件的几何拓扑信息； 对于理想材...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图1.1理想材料零件示意图

Fig.1一1ComPositionDiagramofidealfunetionalmaterialeomPonents.2.2理想材料零件的数字化并行设计和制造传统均匀材料零件的设计与制造，一般是根据零件使用中的运动、荷载等求，着重对零件的几何特征展开设计和制造。零件的材料特征....

图1一3理想材料零件设计流程示意图

图1一3理想材料零件设计流程示意图Fig.1一3FlowehartoftheIFMCdesign如图1一3，理想材料零件的设计由两部分构成，第一部分是零件性能的设计，要根据用户的具体需求，尤其是特殊的功能需求，在一定几何特征基础上，建立性能分布特征。几何特征作为性能特征的底空间，....

图1一6典型的成型子系统构造Fig.l一6Thetypiealjetheadsubsystem

系统的供料情况。那么一个典型的成型子系统如图1一6所示，控制系统控制驱动电源和供料系统协同动作，给喷头提供连续不断的原料供应，并同时在喷头内部保持一定的背压力，以消除喷头管中的毛细现象;此外，控制部分还根据加工过程中喷头运动的几何坐标，从零件的CAD数据中取得相应的材料信息，控制....

图1一8.具有细结构的压电陶瓷Figl一8PiezoeleetriceeramicsWithmesostructure

削加工等方法，本质上利用积分法，采用材料逐渐增长的理，将零件的数字化模型按一定方式离散，成为可加工的散点，而后采用物.理或化学手段，如用激光束选择性地固树脂，或切割一层层的纸或金属薄片，或烧结一层层的粉源选择性地喷射一层层的粘结剂或热熔性材料，形成各截并将各平面轮廓顺次逐步叠加形....

本文编号：3998330