15、增材制造中Voronoi镶嵌与拉胀填充结构的应用研究

增材制造中Voronoi镶嵌与拉胀填充结构的应用研究

1. Voronoi镶嵌控制频率的研究

在工程领域，对材料结构的频率特性研究至关重要。本次研究聚焦于通过Voronoi镶嵌定义几何形状的钛板，旨在保持板的质量恒定，探究Voronoi镶嵌种子数量对板模态频率的影响。

1.1 材料与方法

• 算法开发环境 ：算法在Rhino Grasshopper环境（https://www.grasshopper3d.com）中开发。算法流程主要分为四个部分：
  • 黄色框：生成基础几何形状和约束条件。
  • 绿色框：包含Voronoi镶嵌命令。
  • 蓝色框：迭代生成镶嵌直至达到固定目标的循环。
  • 红色框：生成可导出的CAD几何形状。

graph LR
    A[黄色框：基础几何与约束生成] --> B[绿色框：Voronoi镶嵌命令]
    B --> C[蓝色框：迭代循环]
    C --> D[红色框：CAD几何生成]

• 案例研究对象 ：选择一个四角有孔的简单方形板作为案例。孔周围区域和外框被设定为约束条件，算法不得对其进行干预。通过改变Voronoi镶嵌的种子数量并相应调整单元分支的厚度来实现固定的总质量目标。例如，相同的目标质量可以通过多种子和薄分支或者少种子和厚分支来实现。
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