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LEAP71 发布用于设计非周期航空航天结构的库

文章和图片来源:        时间:2024.04.16        点击率:

LEAP71的Josefine Lissner刚刚发布了一个新的开源库,该库允许创建无周期瓷砖和准晶结构,用于工程应用。数百年前,无周期瓷砖首次被用于伊斯兰黄金时代的装饰目的。



在Roger Penrose重新发现它们之后,它们长期以来被视为数学上的奇观,直到准晶体的发现,这使得丹·谢克特曼因化学方面的贡献而获得了诺贝尔化学奖。准周期晶体,或准晶体,是一种有序但不具有周期性的结构。准晶体图案可以连续填充所有可用空间,但它缺乏平移对称性。而根据经典晶体学限制定理,晶体只能具有二、三、四和六重旋转对称性,准晶体的布拉格衍射图案显示出其他对称阶数的尖锐峰值,例如五重对称性。


直到20世纪80年代,准晶体被忽视,因为当时对物质的原子结构存在着一种盛行观点。2009年,在经过专门的搜索之后,一种矿物学发现,二十面体矿物,为自然准晶体的存在提供了证据。LEAP71认为,由于其非重复性质,这些性质可以在航空航天结构中得到应用。


源代码可以作为开源软件从LEAP71的GitHub上下载,同时还提供了该过程的详细解释。该库提供了生成无周期瓷砖(如2D的彭罗斯图案)和准晶体(如3D的准晶体)的起点。


在生成设计中,我们习惯于使用“点阵”,通常指的是具有恒定间隔的周期性重复单元。对于晶体物质也是如此。



然而,通过理论和实践中对准有序结构(“准晶体”)的发现,以及这种新型物质可能具有的有趣材料性质,无周期性变得流行起来。我们之前就曾提出将无周期瓷砖用于工程应用,特别是那些容易受到振动-结构耦合影响的应用。


这张图片展示了LEAP71将多层次的彭罗斯图案应用于高超声速飞行的机身板的一个例子。该公司理论上认为,具有无平移对称性和非重复单元的图案应该对各种频率更具弹性,不会出现明显的共振效应。


与此同时,准晶体等材料是不可能手工构建的,并且尽管它们具有潜力,但实际应用并不多。LEAP71发布了这个库,希望为未来的工程应用提供一个坚实的起点。




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