基于球单元的隔热散热设计方法与流程

文档序号:11155724阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于球单元的隔热散热设计方法,其特征在于,通过利用拓扑优化的方法设计最优的导热通道,并通过在产品指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构,从而构造出最优的导热通道,设计出隔热或散热性能优良、同时质量轻强度大的产品。

2.根据权利要求1所述的隔热散热设计方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)定义设计域、载荷和边界条件;

(2)对导热区域划分有限元网格,同时初始化各变量;

(3)利用基于SIMP材料模型的拓扑优化方法,对产品各单元进行有限元分析,求解温度场,同时设计出最优的导热通道;

(4)在产品的指定的位置填充球单元或球单元的拓扑结构,从而构造出最优的导热通道,使产品具有良好的散热性能;

(5)对设计好内部结构的产品在设计要求的工况下进行有限元分析,得出部件的应力分布与力学性能相关的参数;

(6)对步骤(5)获得的力学参数进行数据分析、归纳整理,得到系统性、综合性的力学问题和优化导向,通过改变球单元的材料、结构实现产品所需的强度要求;

(7)对步骤(6)中设计出的结构,进行计算机仿真分析和相关测试验证部件是否满足设计需求。

3.根据权利要求1所述的隔热散热设计方法,其特征在于,所述球单元或球单元的拓扑结构包括实心球体、空心球壳、带孔洞的球壳、半球或球体的拓扑结构。

4.根据权利要求2所述的隔热散热设计方法,其特征在于,在所述步骤(7)中,包括如下步骤:

(71)通过常规实验测试3D打印出的产品的基本物理机械性能;

(72)按照部件在实际工作中的工况搭建微缩的试验平台,从零逐渐增加载荷,在试验平台上对产品进行加载试验,采用电阻应变片法测试不同载荷条件下部件的变形分布以及变形量变化情况;

(73)将步骤(71)中测量的部件的基本物理机械性能以及基本物理机械性能种类与步骤(72)中的不同载荷条件作为基本输入值,采用有限元分析软件进行产品的受力模拟分析;将模拟的变量分析结果与步骤(72)中实测结果进行对照,符合度大于90%则进行下一步,否则返回到(73)调整基本物理机械性能种类及载荷条件,再次进行模拟分析,直到理论和试验符合度达到要求;

(74)将步骤(73)中调整好的载荷条件、基本物理机械性能种类和(71)中的材料基本物理机械性能作为输入参数,采用有限元分析软件进行产品受力模拟分析,从零开始增加载荷力的大小,模拟分析出产品的强度,即可推演出相应产品在实际工况下不会变形过大而失效,能够承受得住相应的载荷。

5.根据权利要求4所述的隔热散热设计方法,其特征在于,在所述步骤(71)中,基本物理机械性能包括:抗拉强度、弹性模量、布氏硬度、泊松比、屈服强度、切线模量和密度。

6.根据权利要求4所述的隔热散热设计方法,其特征在于,步骤(71)、(72)、(73)、(74)中所述的载荷条件指的是施加载荷力的大小、力的方向、力的作用点和力的分布情况。

7.根据权利要求4所述的隔热散热设计方法,其特征在于,将改进的内部结构设计建立相应的球心的三维位置、球心半径的结构矩阵,设计出相应的结构算法,利用3D打印技术进行量化生产。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1