基于三周期极小曲面和体素距离场的复杂轮廓点阵结构建模

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作   者：

余学伟;  李琳慧;  张涛;  张正文; 

作者机构：

重庆大学机械工程学院; 

关键词：

体素化;  三周期极小曲面;  增材制造;  符号距离场;  点阵结构; 

期刊名称：

重庆大学学报

i s s n：

1000-582X

年卷期：

2022 年 45 卷 006 期

页   码：

75-84

摘   要：

随着增材制造技术的快速发展,基于三周期极小曲面(triply periodic minimal surface,TPMS)的点阵结构因具有轻质高强度、连通性好、拓扑结构可控等优点,在结构轻量化设计、生物植入物中得到广泛应用.但T PM S点阵结构的建模存在过程繁琐、易出错、计算时间长等问题,如何高效、稳定地建模出具有复杂轮廓的TPMS点阵结构成为亟待解决的问题.笔者基于TPMS和体素距离场提出了一种复杂轮廓TPMS点阵结构的建模方法.通过移动立方体法构建TPMS单元三角面片模型;基于点与几何模型的拓扑位置关系,将空间中的点体素化,并提取模型轮廓边界的点.通过计算边界点的距离场,并与TPMS的距离场进行布尔运算,实现复杂轮廓TPMS点阵结构的建模.实例验证表明,该方法能够高效、稳定地建模复杂轮廓TPMS点阵结构.