面向增材制造的蜂窝结构生成设计方法

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蜂窝结构设计

蜂窝结构设计一、引言蜂窝结构是一种常见的结构形式，它具有高强度、高刚度、轻质化等优点，在各个领域得到广泛应用。

本文将介绍蜂窝结构的设计原理、材料选择、制造工艺等方面的内容。

二、蜂窝结构设计原理1.概念：蜂窝结构是由许多六边形单元组成的一种空心结构。

2.原理：蜂窝结构的强度来源于其网格状的外壳，而轻量化则来自于其空心设计。

3.特点：蜂窝结构具有高强度、高刚度、轻质化等特点，适用于航空航天、汽车制造等领域。

三、蜂窝结构材料选择1.常见材料：铝合金、钛合金等金属材料以及聚酰亚胺（PI）、聚苯乙烯（PS）等塑料材料。

2.选材原则：根据应用环境和要求选择适合的材料，同时考虑成本和可加工性。

四、蜂窝结构制造工艺1.铸造法：适用于大型蜂窝结构的制造，但成本较高。

2.挤压法：适用于小型蜂窝结构的制造，可实现高效率生产。

3.复合法：将不同材料的层状结构复合在一起，可以实现多种性能的优化。

五、蜂窝结构应用案例1.航空航天领域：飞机机身、卫星等。

2.汽车制造领域：车身、座椅等。

3.建筑领域：隔音板、屋顶等。

六、蜂窝结构设计注意事项1.尽量避免单元之间出现空隙，以保证整体强度。

2.对于大型蜂窝结构，要考虑其重量和成本问题。

3.根据应用环境和要求选择适合的材料。

七、总结蜂窝结构是一种具有高强度、高刚度、轻质化等特点的常见结构形式。

在设计时需要考虑材料选择、制造工艺等因素，并注意避免单元之间出现空隙。

蜂窝结构在航空航天、汽车制造等领域有广泛应用，具有重要的现实意义。

一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构[发明专利]

专利名称：一种通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构专利类型：发明专利
发明人：吴冬冬,李明亮,钱远宏,刘莹莹,焦世坤,宋国华,许旭鹏
申请号：CN201811202281.3
申请日：20181016
公开号：CN109317677A
公开日：
20190212
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明属于增材制造技术领域，具体涉及一种特别适用于航空航天领域的通过增材制造方法制备的蜂窝夹层结构。

该蜂窝夹层结构，通过金属粉末增材制造方法制备，蜂窝夹层结构包括第一面板、蜂窝加强筋、蜂窝空腔、第二面板和清粉工艺孔；其中，蜂窝加强筋位于第一面板和第二面板之间，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合；蜂窝加强筋内部形成蜂窝空腔，在蜂窝加强筋上形成有清粉工艺孔。

本发明的蜂窝夹层结构，第一面板、第二面板和蜂窝加强筋之间为冶金结合，所以具有轻量化程度高、耐冲击性强、抗震性好，抗弯性能好、抗疲劳性能好、比强度高等特点。

由于通过增材制造方法制备，所以成形尺寸精度高，表面质量好，非装配面经增材制造一次成形，无需后续机加工，材料利用率高，生产效率高。

申请人：北京星航机电装备有限公司
地址：100074 北京市丰台区云岗东王佐北路9号
国籍：CN
代理机构：中国兵器工业集团公司专利中心
代理人：祁恒
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材料成型工程中的蜂窝结构设计与制备技术研究

材料成型工程中的蜂窝结构设计与制备技术研究蜂窝结构是一种具有高度空隙率的材料结构，由许多小孔组成，类似于蜂巢的形状。

这种结构在材料工程中具有广泛的应用，可以用于轻质材料的制备、隔热材料的设计以及吸能材料的制造等方面。

本文将探讨材料成型工程中的蜂窝结构设计与制备技术的研究进展。

首先，蜂窝结构的设计是材料成型工程中的关键步骤。

设计一个具有理想性能的蜂窝结构需要考虑多个因素，例如材料的物理性质、应力分布以及制造工艺等。

在材料的选择方面，可以根据具体的应用需求选择合适的材料，例如金属、塑料或者复合材料等。

在应力分布的考虑中，需要确保蜂窝结构能够承受外部加载时的应力分布均匀，避免出现局部应力过大的情况。

此外，制造工艺也是设计蜂窝结构时需要考虑的因素之一。

不同的制造工艺会对蜂窝结构的形状和性能产生影响，因此需要选择适合的制造工艺来实现设计要求。

其次，蜂窝结构的制备技术对于材料成型工程来说至关重要。

目前，常用的蜂窝结构制备技术主要包括模板法、发泡法和复合法等。

模板法是一种常见的制备蜂窝结构的方法，它通过在模板上涂覆材料，然后将模板去除，形成蜂窝结构。

发泡法是利用材料的发泡性质，在材料中注入气体或者添加发泡剂，使其形成蜂窝状结构。

复合法是将不同材料的层状结构堆叠在一起，然后通过热压或者化学反应等方法将其固化成蜂窝结构。

这些制备技术各有优缺点，可以根据具体的应用需求选择合适的方法。

此外，蜂窝结构的性能研究也是材料成型工程中的重要方向之一。

蜂窝结构的性能可以通过多种方式进行评估，例如力学性能、热学性能以及声学性能等。

力学性能是指蜂窝结构在受力作用下的变形和破坏行为，可以通过拉伸、压缩和弯曲等试验来评估。

热学性能是指蜂窝结构在高温或低温环境下的热传导和热膨胀性能，可以通过热导率和热膨胀系数等指标来评估。

声学性能是指蜂窝结构对声波的吸收和隔离能力，可以通过声吸收系数和声隔离性能等指标来评估。

对于不同应用领域来说，蜂窝结构的性能需求也不同，因此需要根据具体的应用需求来设计和制备蜂窝结构。

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计；模仿蜜蜂蜂蜡堆积形成蜂窝壁的方式，提出了等壁厚蜂窝结构构建方法。最后结合通用软件验证了仿自然式的蜂窝结构生成设计方法的可行性。
关键词：蜂窝结构；增材制造；仿自然式设计；生成建模中图分类号：ＴＰ３９１．７３文献标识码：Ａ
窝壁板构建两个过程。分析了自然界蜂窝结构 “ 由曲转直” 的变化原理，根据其演化进程中存在的相切关系，提出了基于切线构造法的均匀蜂窝平面主线生成方法，并利用改进后的修补算法实现了非均匀蜂窝平面主线的生成设
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｍｏｄｅｌｉｎｇｉｎａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，ａｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈｉｍｉｔａｔｉｎｇｔｈｅｎａｔｕｒａｌｈｏｎｅｙｃｏｍｂｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｂｙｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇｔｈｅｉｎｎｅｒｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｂｅｅｓ ’ ｈｅｘａｇｏｎｎｅｓｔ，ｔｈｅｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｍｏｄｅｌｉｎｇｗａｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｅｓ：ｔｈｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｐｌａｎａｒｍａｉｎｌｉｎｅａｎｄｔｈｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｐａｎｅ１．Ｏｎｔｈｅｏｎｅｈａｎｄ，ｔｈｅｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｖａｒｉａｔｉｏｎｐｒｉｎｃｉｐｌｅｏｆ“ ｆｒｏｍｔｈｅｃｕｒｖｅｔＯｔｈｅｓｔｒａｉｇｈｔ ” ｗａｓａｎａ —
摘ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
要：为解决增材制造中的蜂窝结构设计建模问题，提出一种模仿自然界蜂巢构建过程的蜂窝结构生成设
计方法。通过对蜜蜂构筑六边形巢穴的内在机理进行研究，将蜂窝结构生成建模分为蜂窝结构平面主线生成和蜂
ＤＯＩ：１０．１３１９６／ｊ．ｃｉｍｓ．２０１７．１０．００３
面向增材制造的蜂窝结构生成设计方法
刘继红，王佃鹏，许文婷
（１．北京航空航天大学机械工程与自动化学院，北京１００１９１；２．北京机电工程研究所，北京１０００７４）
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ＆Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ＢｅｉｈａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１９１，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｉｊｉｎｇＥｌｅｃｔｒｏ — ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７４，Ｃｈｉｎａ）
第２３卷第１０期
２０１７年１Ｏ月
计算机集成制造系统
ＣｏｍｐｕｔｅｒＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＳｙｓｔｅｍｓ
Ｖ０１．２３ＮＯ．１０
０ｃｔ．２Ｏ１７
Ｇｅｎｅｒａｔｉｖｅｄｅｓｉｇｎｍｅｔｈｏｄｏｆｈｏｎｅｙｃｏｍｂｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒａｄｄｉｔｉｖｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｊｎｇ
ＬＩＵＪｉｈｏｎｇ，ＷＡＮＧＤｉａｎｐｅｎｇ，ＸＵＷｅｎｔｉｎｇ