正如建筑用的空心磚，胞元的應用減少了材料的使用，有效幫助實現輕量化，而與此同時，如何保證仍然滿足力學性能的要求，則成為建模界“才下眉頭、卻上心頭”縈繞不散的要緊事。四種常見的結構包括蜂窩，開孔泡沫，閉孔泡沫，點陣結構。其中點陣結構有拉伸主導型的點陣，也有壓縮主導型的點陣。

     點陣結構的材料特點是重量輕、高強度比和高特定剛性。并且帶來各種熱力學特征，點陣結構的超輕型結構適合用在抗沖擊/爆炸系統、或者充當散熱介質、聲振、微波吸收結構和驅動系統中。

        那么如何解決增材制造點陣結構設計中遇到的CAE分析問題？本期谷.專欄特別推薦《多尺度算法在增材制造點陣結構仿真分析中的應用》 。

專為點陣結構仿真分析的Lattice Simulation

     隨著增材制造領域中3D打印技術的快速發展，增材點陣結構在航天航空、船舶、汽車、體育和醫療等行業得到了廣泛應用。點陣結構作為一種新型的結構設計，除輕量化特點外，同時還具有優良的比剛度/強度、阻尼減震、緩沖吸能、吸聲降噪以及隔熱隔磁等功能性特點。由于其含有大量復雜的微觀結構，包括胞元類型和幾何尺寸等參數，導致建模和仿真計算工作量巨大，傳統有限元分析已經無法適用。因此，經過多年的仿真計算積累和努力探索，安世中德團隊開發出了一款專業用于增材點陣結構仿真分析的軟件，即Lattice Simulation。

        本文分為上、下兩篇，上篇結合應用案例，淺談基于多尺度算法開發出的這款點陣結構分析工具，是如何高效、快速地幫助用戶解決增材點陣結構設計中遇到的CAE分析問題的。下篇將對Lattice Simulation和ANSYS Discovery進行分析對比，以說明多尺度算法在點陣結構分析中的準確性。

點陣結構

Lattice Simulation是一款用于增材點陣結構分析的工具，具有用戶自定義和內置點陣結構設計兩種方式，已集成在ANSYS add-in擴展工具中。基于多尺度算法，用戶可以采用等效均質化技術對點陣結構進行有限元分析。并且提取非均質化點陣結構的等效材料參數，在均質化等效實體模型宏觀力學分析后，可以通過局部分析對胞元結構進行詳細的應力校核。

點陣結構分析工具功能

Workbench點陣結構模塊分析流程

Lattice Simulation功能與優勢

Lattice Simulation提供增材制造點陣結構在有限元仿真中涉及的相關分析功能

- 均質化分析

基于胞元結構類型及在空間上的周期排列特性，進行均質化計算，提取等效實體的材料力學特性。

- 宏觀分析

采用均質化分析得到的等效材料數據，并對等效實體點陣結構進行力學分析，校核點陣結構剛度性能。

- 細觀校核

考慮胞元外部邊界條件（采用應變加載），對其進行詳細的應力分析，校核點陣胞元結構強度性能。