正如建筑用的空心砖，胞元的应用减少了材料的使用，有效帮助实现轻量化，而与此同时，如何保证仍然满足力学性能的要求，则成为建模界“才下眉头、却上心头”萦绕不散的要紧事。四种常见的结构包括蜂窝，开孔泡沫，闭孔泡沫，点阵结构。其中点阵结构有拉伸主导型的点阵，也有压缩主导型的点阵。

     点阵结构的材料特点是重量轻、高强度比和高特定刚性。并且带来各种热力学特征，点阵结构的超轻型结构适合用在抗冲击/爆炸系统、或者充当散热介质、声振、微波吸收结构和驱动系统中。

        那么如何解决增材制造点阵结构设计中遇到的CAE分析问题？本期谷.专栏特别推荐《多尺度算法在增材制造点阵结构仿真分析中的应用》 。

专为点阵结构仿真分析的Lattice Simulation

     随着增材制造领域中3D打印技术的快速发展，增材点阵结构在航天航空、船舶、汽车、体育和医疗等行业得到了广泛应用。点阵结构作为一种新型的结构设计，除轻量化特点外，同时还具有优良的比刚度/强度、阻尼减震、缓冲吸能、吸声降噪以及隔热隔磁等功能性特点。由于其含有大量复杂的微观结构，包括胞元类型和几何尺寸等参数，导致建模和仿真计算工作量巨大，传统有限元分析已经无法适用。因此，经过多年的仿真计算积累和努力探索，安世中德团队开发出了一款专业用于增材点阵结构仿真分析的软件，即Lattice Simulation。

        本文分为上、下两篇，上篇结合应用案例，浅谈基于多尺度算法开发出的这款点阵结构分析工具，是如何高效、快速地帮助用户解决增材点阵结构设计中遇到的CAE分析问题的。下篇将对Lattice Simulation和ANSYS Discovery进行分析对比，以说明多尺度算法在点阵结构分析中的准确性。

点阵结构

Lattice Simulation是一款用于增材点阵结构分析的工具，具有用户自定义和内置点阵结构设计两种方式，已集成在ANSYS add-in扩展工具中。基于多尺度算法，用户可以采用等效均质化技术对点阵结构进行有限元分析。并且提取非均质化点阵结构的等效材料参数，在均质化等效实体模型宏观力学分析后，可以通过局部分析对胞元结构进行详细的应力校核。

点阵结构分析工具功能

Workbench点阵结构模块分析流程

Lattice Simulation功能与优势

Lattice Simulation提供增材制造点阵结构在有限元仿真中涉及的相关分析功能

- 均质化分析

基于胞元结构类型及在空间上的周期排列特性，进行均质化计算，提取等效实体的材料力学特性。

- 宏观分析

采用均质化分析得到的等效材料数据，并对等效实体点阵结构进行力学分析，校核点阵结构刚度性能。

- 细观校核

考虑胞元外部边界条件（采用应变加载），对其进行详细的应力分析，校核点阵胞元结构强度性能。