nTopology核心技术之场驱动的设计

本文转自安世亚太

 

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前言

什么是场？场是一个规则，它将一个值与三维空间的每个点联系起来。通常，这些值是数字（标量），在这种情况下，我们有一个标量场。如果你对数学感兴趣，你会发现标量场只是一个定义在三维空间（或一些子空间）上的实值函数。因此，在三维空间的每一个点P=（x，y，z），标量场F提供给我们一个数值F（x，y，z）。

场为您提供了一种指定设计特征的空间变化方法。这使您能够方便的控制复杂的几何模型。场是一个非常普遍的概念，它们有很多用途。本文展示了几个例子，阐述了如何在实践中使用场驱动设计。

 

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一、场驱动泡沫材料密度

用离波浪形曲线的距离定义一个场，泡沫材料的密度是由这个场控制的，在靠近波浪形曲线的地方得到较高的密度（即较小的单元），而在离它较远的地方得到较低的密度区域。

 

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二、仿真结果驱动点阵结构梁直径

基于Von Mises应力结果创建了一个场，并使用这个场来控制点阵结构中梁的直径，将较粗的梁放在应力较高的区域。

 

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三、壳体变壁厚设计

用场来改变薄壁壳体的厚度。这个场可以使用结构或热分析的结果来构建，或者以其他方式定义。

 

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四、测试数据驱动晶格结构

测量自行车鞍座上不同点的压力。测量结果导入nTop平台，用于创建一个控制晶格结构的场。在压力较高的地区，晶格单元较小。

 

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五、应力分析结果驱动的设计

通过使用应力分析结果来调节外壁厚度和晶格结构中梁的直径，减轻了这个零件的重量。

 

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六、渐变表面纹理

用一个场来控制晶格结构中梁的厚度。较厚的梁会产生更醒目的纹理，而非常薄的梁则会使纹理消失。像这样的纹理经常被应用到消费品上，以改善其外观或防止它们从我们手中滑落。

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七、场驱动压力容器设计

使用两个不同的场来改变基于Gyriod晶格结构的压力容器壁厚和单胞大小。

 

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八、场驱动的穿孔图案

场可以用来控制任何重复的设计特征。这里，场被用来控制手机壳（左）和格栅（右）上的穿孔图案。

 

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九、先进制造

先进的制造工艺可以制备出具有各向异性的材料，以及指定的几何形状。场驱动设计可以将几何信息和功能信息构建为场来控制材料属性的方向，并通过先进的制备工艺成型。

 

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十、等栅格结构（isogrids）的场驱动设计

场被用来控制火箭喷管外侧等栅格结构中筋板的间距和高度。等栅格结构能够减轻零件重量并保证良好的刚度。

 

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总结

场是nTop平台的一个核心和普遍的概念。你可以用很多方法来构建场，你也可以通过使用场来控制很多参数。场为你提供了一个管理复杂几何图形的方便方法。它们提供了一种 "梯度几何 "的能力，使你能够控制从空间的一个点到另一个点的尺寸和形状的变化；给你前所未有的设计自由和灵活性。很多时候，一个场允许你表达一种设计意图，这种意图用语言表达很简单，但在传统的设计软件中却难以实现。场驱动设计构成了nTopology使命的一个基本要素：使工程团队能够设计出变革性的产品。