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创意六边形曲面异形结构造型

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2021-11-04 ID:359482
  • 创意六边形曲面异形结构造型
  • 创意六边形曲面异形结构造型

  这类异形曲面结构在工业设计领域的应用场景十分广泛,既可以作为文创产品的外观结构件,也能作为工业设备内部的导流曲面、装饰性结构件使用,部分特殊工况下,经过曲面优化的该类结构还可作为流体分散构件,适配混合设备内部的流道设计需求,通过连续顺滑的曲面引导介质流向,减少流道内的紊流与阻力损失。从结构设计逻辑来看,该造型以六边形几何轮廓为基础拓扑框架,所有曲面均采用G2连续顺滑过渡,不存在尖锐棱角与应力集中的直角结构,整体外轮廓呈现中心对称的六瓣式延展形态,每一片曲面瓣的曲率变化均匀,从中心交汇区域向外缘逐步平滑收窄,曲面的法向角度连续变化,没有突变的折角,这种设计能够有效分散结构承受的外部载荷,当结构承受外部压力或冲击力时,

  应力会沿着连续的曲面均匀传递到整个结构,不会在局部区域形成应力集中点,大幅提升结构的抗形变能力。在实际建模过程中,这类曲面的构建需要先搭建六边形的基准骨架,确定六个曲面瓣的端点位置与中心交汇点的空间坐标,再通过边界曲面、放样曲面等特征逐步构建单片曲面,之后通过阵列、曲面缝合等操作完成整体造型,最后对所有曲面交接位置进行圆角过渡处理,保证曲面的顺滑度,避免出现曲面褶皱、收敛奇点等建模缺陷。从安装边界来看,该结构的底部为平整的支撑面,可直接适配平面安装场景,若作为设备外部装饰件使用,可在底部支撑面预留安装孔位,通过螺栓或粘接方式固定在设备外壳表面,整体外轮廓的最大径向尺寸可根据实际安装空间进行等比例缩放,缩放过程中不会破坏曲面的连续性,

  仅需要同步调整曲面的厚度参数即可适配不同尺寸的安装需求。如果作为流体构件使用,需要根据实际流通的介质属性调整曲面的曲率参数,比如输送高粘度介质时,可适当增大曲面的过渡圆角,减少介质在曲面表面的粘附残留;如果作为高速流体环境下的导流构件,则需要对曲面的迎风角度进行CFD仿真验证,调整曲面的弧度参数,降低流体通过时的阻力与噪音。这类曲面结构在工业产品外观设计中也有较多应用,比如小型消费电子的装饰顶盖、工业设备的操作旋钮造型、文创摆件的主体结构等,其对称的几何形态具备较好的视觉平衡感,顺滑的曲面也便于后续的表面处理加工,不管是做阳极氧化、喷涂还是抛光处理,连续的曲面都能获得均匀的表面处理效果,不会出现棱角位置的处理缺陷。

  在结构强度校核层面,由于该结构没有直角突变位置,采用常规的有限元静力学分析即可快速完成强度验证,网格划分时可在曲面曲率变化较大的位置适当加密网格,保证仿真结果的准确性,根据不同的使用场景,可选择不同的加工方式,小批量试制时可采用3D打印工艺直接成型,大批量生产时可根据材料特性选择注塑、冲压或者铸造成型工艺,模具设计时需要注意曲面的拔模角度,顺着曲面的延展方向设置拔模斜度,避免成型后出现脱模困难的问题。

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