Разработка программного обеспечения для реализации модели пористых структур на основе трехпериодических поверхностей
Автор: Смольков М.И., Крутов А.Ф.
Журнал: Физика волновых процессов и радиотехнические системы @journal-pwp
Статья в выпуске: 1 т.25, 2022 года.
Бесплатный доступ
На основе оригинального алгоритма генерации трехпериодических поверхностей, реализованного в информационно-аналитической системе ToposPro, была разработана математическая модель пористого материала. Написано программное обеспечение TPS Extractor для компьютерной реализации этой модели. В разработанном программном обеспечении были реализованы оригинальные алгоритмы триангуляции, трансляции, сглаживания и наращивания толщины. Разработанные алгоритмы триангуляции были использованы для построения 103 трехпериодических поверхностей, и на их основе были построены модели соответствующих пористых материалов. На основе моделей пористых материалов было проведено исследование работоспособности алгоритмов сглаживания и трансляции. С помощью алгоритма наращивания толщины были созданы модели пористого материала, подходящие для 3D-печати. Также была проведена распечатка образцов данных пористых моделей из термопластика методом послойного наплавления.
Кристаллография, атомная сетка, топологическая структура, тайлинг, пористые материалы, вычислительная геометрия, объектно ориентированное программирование, 3d-моделирование, 3d-печать
Короткий адрес: https://sciup.org/140290784
IDR: 140290784 | DOI: 10.18469/1810-3189.2022.25.1.71-79
Список литературы Разработка программного обеспечения для реализации модели пористых структур на основе трехпериодических поверхностей
- Оссерман Р. Минимальные поверхности // Успехи математических наук. 1967. Т. 22, №. 4 (136). С. 55–136. URL: http://mi.mathnet.ru/eng/umn5776
- Perez J. A new golden age of minimal surfaces // Notices of the AMS. 2017. Vol. 64. P. 347–358. DOI: https://doi.org/10.1090/noti1500
- Colding T.H., Minicozzi II W.P. Minimal Surfaces (Courant Lecture Notes in Mathematics). New York: Courant Institute of Mathematical Sciences, 1999. 124 p.
- Minimal surface designs for porous materials: from microstructures to mechanical properties / X. Zheng [et al.] // Journal of Materials Science. 2018. Vol. 53, no. 14. P. 10194–10208. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-018-2285-5
- Park J.-H., Lee J.-Ch. Peculiar elastic behavior of mechanical metamaterials with various minimal surfaces // Scientific Reports. 2019. Vol. 9, no. 1. P. 2941. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-019-38660-1
- Fischer W., Koch E. New surface patches for minimal balance surfaces. I. Branched catenoids // Acta Crystallographica Section A. 1989. Vol. 45, no. 2. P. 166–169. DOI: https://doi.org/10.1107/S0108767388010797
- Fischer W., Koch E. New surface patches for minimal balance surfaces. II. Multiple Catenoids // Acta Crystallographica Section A. 1989. Vol. 45, no. 2. P. 169–174. DOI: https://doi.org/10.1107/S010876738801075X
- Fischer W., Koch E. New surface patches for minimal balance surfaces. III. Infinite Strips // Acta Crystallographica Section A. 1989. Vol. 45, no. 7. P. 485–490. DOI: https://doi.org/10.1107/S010876738900317X
- Fischer W., Koch E. New Surface Patches for Minimal Balance Surfaces. IV. Catenoids with Spout-Like Attachments // Acta Crystallographica Section A. 1989. Vol. 45, no. 8. P. 558–563. DOI: https://doi.org/10.1107/S0108767389003648
- Blatov V.A., Shevchenko A.P., Proserpio D.M. Applied topological analysis of crystal structures with the program package ToposPro // Crystal Growth & Design. 2014. Vol. 14, no. 7. P. 3576–3586. DOI: https://doi.org/10.1021/cg500498k
- Underlying nets in three-periodic coordination polymers: topology, taxonomy and prediction from a computer-aided analysis of the Cambridge Structural Database / E.V. Alexandrov [et al.] // CrystEngComm. 2011. Vol. 13, no. 12. P. 3947–3958. DOI: https://doi.org/10.1039/C0CE00636J
- Cohen-Steine D., Morvan J.-M. Restricted Delaunay triangulations and normal cycle // Proceedings of the Nineteenth Annual Symposium on Computational Geometry. 2003. P. 312–321. DOI: https://doi.org/10.1145/777792.777839
