所屬的技術(shù)人員知道，本申請可以實現(xiàn)為系統(tǒng)、方法或計算機程序產(chǎn)品。因此，本公開可以具體實現(xiàn)為以下形式，即：可以是完全的硬件、也可以是完全的軟件(包括固件、駐留軟件、微代碼等)，還可以是硬件和軟件結(jié)合的形式，本文一般稱為“電路”、“模塊”或“系統(tǒng)”。此外，在一些實施例中，本申請還可以實現(xiàn)為在一個或多個計算機可讀介質(zhì)中的計算機程序產(chǎn)品的形式，該計算機可讀介質(zhì)中包含計算機可讀的程序代碼。可以采用一個或多個計算機可讀的介質(zhì)的任意組合。計算機可讀介質(zhì)可以是計算機可讀信號介質(zhì)或者計算機可讀存儲介質(zhì)。計算機可讀存儲介質(zhì)例如可以是一一但不限于——電、磁、光、電磁、紅外線、或半導(dǎo)體的系統(tǒng)、裝置或器件，或者任意以上的組合。計算機可讀存儲介質(zhì)的更具體的例子(非窮舉的列表)包括:具有一個或多個導(dǎo)線的電連接、便攜式計算機磁盤、硬盤、隨機存取存儲器(ram),只讀存儲器(rom)、可擦式可編程只讀存儲器(eprom或閃存)、光纖、便攜式緊湊磁盤只讀存儲器(cd-rom)、光存儲器件、磁存儲器件、或者上述的任意合適的組合。在本文件中，計算機可讀存儲介質(zhì)可以是任何包含或存儲程序的有形介質(zhì)，該程序可以被指令執(zhí)行系統(tǒng)、裝置或者器件使用或者與其結(jié)合使用。盡管上面已經(jīng)示出和描述了本申請的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本申請的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本申請的范圍內(nèi)可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。在此基礎(chǔ)上，可以對本申請進行多種替換和改進，這些均落入本申請的保護范圍內(nèi)。

背景技術(shù)：

1、隨著高端電子設(shè)備對輕量化設(shè)計要求越來越高，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方法難以同時滿足電子設(shè)備機箱剛度、強度和重量指標要求。

2、增材制造技術(shù)相比機械加工顯著提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計人員的設(shè)計自由度，同時使結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化得到的復(fù)雜結(jié)構(gòu)具備可制造性。

3、點陣結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)、高強、高可設(shè)計性等特點，應(yīng)用點陣結(jié)構(gòu)是結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計的一種重要方式，另外，有些點陣結(jié)構(gòu)還具有隔熱或增強換熱的特性。

4、傳統(tǒng)機箱結(jié)構(gòu)采用以功能作為區(qū)分的結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，一般包含導(dǎo)軌、熱管、殼體、把手等結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)分別具有不同的功能，各部件之間通過螺接或鉚接等方式進行連接。這樣的方式，一方面需要額外的螺釘、鉚釘?shù)冗B接部件，另一方面功能劃分導(dǎo)致結(jié)構(gòu)余量較多，這兩方面都增加了機箱整體的質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┝艘环N承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及設(shè)計系統(tǒng)，用以將拓撲優(yōu)化、點陣結(jié)構(gòu)和多功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計相結(jié)合，達到結(jié)構(gòu)輕量化、增強散熱、簡化裝配的目的。

2、第一方面，提供了一種承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，包括以下步驟：

3、采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化。

4、在上述技術(shù)方案中，采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；實現(xiàn)了機箱結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計。

5、在一個具體可實施方案中，還包括：

6、采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強。

7、在上述技術(shù)方案中，采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強；實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化、增強散熱、簡化裝配的目的。

8、在一個具體可實施方案中，所述點陣結(jié)構(gòu)包括點陣結(jié)構(gòu)實際體積分數(shù)-彈性模量關(guān)系，所述拓撲優(yōu)化包括結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系，其中θ為設(shè)計變量；

9、采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化的步驟，具體為：

10、以點陣結(jié)構(gòu)實際體積分數(shù)-彈性模量關(guān)系作為結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系，進行結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化，得到優(yōu)化的結(jié)構(gòu)材料分布情況，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化。

11、在一個具體可實施方案中，以點陣結(jié)構(gòu)實際體積分數(shù)-彈性模量關(guān)系作為結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系的步驟，具體為：

12、通過均勻化方法，計算得到點陣結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)和其等效彈性模量的對應(yīng)關(guān)系；使用得到的點陣結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)和其等效彈性模量的對應(yīng)關(guān)系作為simp法中結(jié)構(gòu)力學性能和設(shè)計變量的關(guān)系，進行拓撲優(yōu)化；

13、以拓撲優(yōu)化得到的材料分布域為參數(shù)，對機箱進行點陣結(jié)構(gòu)填充。

14、在一個具體可實施方案中，所述材料分布域包括點陣胞元在不同體積分數(shù)下的等效彈性模量。

15、在一個具體可實施方案中，拓撲優(yōu)化算法采用simp法，所述設(shè)計變量θ的取值范圍為[0，1]，結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系為：

16、

17、其中，k為有限元法中單元的原始剛度矩陣，為θ的simp法懲罰后的單元剛度矩陣，p為simp法的懲罰因子；

18、使用均勻化方法得到的點陣結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)和其等效彈性模量的對應(yīng)關(guān)系作為simp法中結(jié)構(gòu)力學性能和設(shè)計變量的關(guān)系，進行拓撲優(yōu)化。

19、在一個具體可實施方案中，采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強的步驟，具體為：

20、將機箱的內(nèi)部液冷流道與機箱殼體進行一體化集成，

21、在所述內(nèi)部液冷流道內(nèi)部填充點陣結(jié)構(gòu)，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強。

22、在一個具體可實施方案中，所述點陣結(jié)構(gòu)為tpms點陣結(jié)構(gòu)。

23、第二方面，提供了一種承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，包括：

24、結(jié)構(gòu)輕量化模塊，用于采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；

25、散熱增強模塊，用于采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強。

26、在上述技術(shù)方案中，采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強；實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化、增強散熱、簡化裝配的目的。

27、在一個具體可實施方案中，

28、所述結(jié)構(gòu)輕量化模塊，包括：

29、拓撲優(yōu)化單元，用于使用均勻化方法得到的點陣結(jié)構(gòu)的體積分數(shù)和其等效彈性模量的對應(yīng)關(guān)系作為simp法中結(jié)構(gòu)力學性能和設(shè)計變量的關(guān)系，進行拓撲優(yōu)化，計算得到材料分布域；

30、結(jié)構(gòu)填充單元，用于以所述材料分布域作為設(shè)計參數(shù)，對機箱結(jié)構(gòu)進行點陣結(jié)構(gòu)填充，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；

31、所述散熱增強模塊，包括：

32、冷道集成單元，用于將機箱的內(nèi)部液冷流道與機箱殼體進行一體化集成；

33、散熱填充單元，用于在所述內(nèi)部液冷流道內(nèi)部填充點陣結(jié)構(gòu)，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強。

技術(shù)特征：

1.一種承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述點陣結(jié)構(gòu)包括點陣結(jié)構(gòu)實際體積分數(shù)-彈性模量關(guān)系，所述拓撲優(yōu)化包括結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系，其中θ為設(shè)計變量；

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，以點陣結(jié)構(gòu)實際體積分數(shù)-彈性模量關(guān)系作為結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系的步驟，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述材料分布域包括點陣胞元在不同體積分數(shù)下的等效彈性模量。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，拓撲優(yōu)化算法采用simp法，所述設(shè)計變量θ的取值范圍為[0，1]，結(jié)構(gòu)力學性能和θ取值的對應(yīng)關(guān)系為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強的步驟，具體為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法，其特征在于，所述點陣結(jié)構(gòu)為tpms點陣結(jié)構(gòu)。

9.一種承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的承載-散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)，其特征在于，

技術(shù)總結(jié)
本申請?zhí)峁┝艘环N承載?散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法及設(shè)計系統(tǒng)，該承載?散熱功能一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法包括以下步驟：采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強。在上述技術(shù)方案中，采用拓撲優(yōu)化和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱結(jié)構(gòu)進行輕量化；采用三維立體流道和點陣結(jié)構(gòu)相結(jié)合的方法，對機箱散熱結(jié)構(gòu)進行增強；實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)輕量化、增強散熱、簡化裝配的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：曹爍,智耕,高超,鹿猛剛,駱德軍
受保護的技術(shù)使用者：北京無線電測量研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19