吸波结构、吸波结构的设计方法及装置

本申请涉及吸波结构，尤其涉及一种吸波结构、吸波结构的设计方法及装置。

背景技术：

1、随着探测技术的不断发展，吸波结构也变得越来越重要，吸波结构主要用于减少目标对电磁波的反射，从而降低目标被探测到的概率，例如，吸波结构被广泛的应用在运载器上，减少运载器被探测到的概率。

2、变速运载器能够改变自身运行速度，因而，其运行环境中会存在电磁波能量波动；对于变速运载器，其吸波结构应具有宽频带、多曲度的吸波性能。相关技术中，吸波结构主要有由不同材料的多层组合构成的多层型吸波结构和具有多孔特性的泡沫型吸波结构；其中，多层型吸波结构的各层之间存在不稳定，在一些运行环境下容易出现层间的分离，使其对运载器的防护变弱；泡沫型吸波结构具有频率局限性。

3、因此，亟需一种吸波结构可以兼顾宽频带、多曲度的吸波性能。

技术实现思路

1、本申请提供了一种吸波结构、吸波结构的设计方法及装置，能够兼顾宽频带、多曲度的吸波性能。

2、第一方面，提供一种吸波结构，吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，吸波材料是由碳纤维和聚乳酸组成，其中，碳纤维的重量比例为15%至25%，吸波结构包括：

3、周期性排列的多个胞元，所胞元是通过极小曲面确定的；胞元包括多个目标曲面单元，其中，目标曲面单元的形状为目标几何图形的第一区域或第二区域，且第一区域和第二区域没有重叠区域。

4、在一种可能的实现方式中，胞元包括第一胞元和第二胞元，第一胞元中的目标曲面单元包括第一曲面单元，第一曲面单元的形状为目标几何图形的第一区域，第二胞元中的目标曲面单元包括第二曲面单元，第二曲面单元的形状为目标几何图形的第二区域，其中：第一曲面单元和第二曲面单元组合成目标几何图形。

5、在一种可能的实现方式中，目标几何图形包括第一通孔和第二通孔；第一通孔和第二通孔在胞元的第一面连通；第一通孔和第二通孔在胞元的第二面连接，形成连接部；其中，胞元中的第一面和第二面相对设置。

6、在一种可能的实现方式中，目标曲面单元包括第三曲面单元、第四曲面单元；第三曲面单元和第四曲面单元平行设置，且第三曲面单元的连接部位于胞元的第一面，第四曲面单元的连接部位于胞元的第二面。

7、在一种可能的实现方式中，吸波结构中的目标曲面单元包括第五曲面单元和第六曲面单元，其中：第五曲面单元和第六曲面单元相交，且第五曲面单元的第二通孔为第六曲面单元的第一通孔。

8、在一种可能的实现方式中，胞元的构建模型为：

9、

10、式中，为在空间中变量的函数，用于描述、、z之间的关系；、、z分别为三维空间中不同维度的值；为常量。

11、本申请实施例提供的吸波结构通过吸波材料一体成型，其吸波材料是由碳纤维和聚乳酸组成，其中，碳纤维的重量比例为15%至25%，吸波结构包括周期性排列的多个胞元，胞元包括多个目标曲面单元，所胞元是通过极小曲面确定的；其中，目标曲面单元的形状为目标几何图形的第一区域或第二区域，且第一区域和第二区域没有重叠区域。通过目标曲面单元仿蝴蝶翅膀曲面结构的特性，并通过将胞元周期性排列得到吸波结构，以及该吸波结构的材料是由碳纤维和聚乳酸组成，使得吸波结构兼顾宽频带、多曲度吸波性。

12、第二方面，提供一种吸波结构的设计方法，用于形成第一方面中任一种的吸波结构，该吸波结构的设计方法包括如下步骤：

13、获取预设胞元特征范围和吸波材料的电磁参数，其中，预设胞元特征范围包括预设胞元边长范围和预设胞元密度范围；基于预设曲面模型，生成极小曲面，其中，极小曲面的边长尺寸在预设胞元边长范围内；基于极小曲面和预设密度参数，构建包含极小曲面的三维体数据，其中，预设密度参数在预设胞元密度范围之内；基于预设网格处理算法对三维体数据进行处理，得到初始胞元；对初始胞元进行反射率仿真，得到目标胞元和吸波结构，其中，吸波结构是由目标胞元周期性排列确定的。

14、在一种可能的实现方式中，对初始胞元进行反射率仿真，得到目标胞元包括：

15、基于吸波材料的电磁参数对初始胞元进行反射率仿真，得到第一频率范围内初始胞元的仿真反射率；基于仿真反射率和预设筛选条件，确定目标胞元，其中，预设筛选条件通过比较仿真反射率和预设反射率，以及小于预设反射率的第二频率范围从初始胞元中筛选出目标胞元。

16、在一种可能的实现方式中，方法还包括：确定吸波结构的吸波频段，以及在吸波频段中的吸收峰；监测各吸收峰对应的电场、磁场、功率流、功率损耗，得到吸波结构的吸波性能。

17、本申请实施例提供的吸波结构的设计方法，通过获取预设胞元特征范围和吸波材料的电磁参数，其中，预设胞元特征范围包括预设胞元边长范围和预设胞元密度范围；基于预设曲面模型，生成极小曲面，其中，极小曲面的边长尺寸在预设胞元边长范围内；基于极小曲面和预设密度参数，构建包含极小曲面的三维体数据，其中，预设密度参数在预设胞元密度范围之内；基于预设网格处理算法对三维体数据进行处理，得到初始胞元；这些初始胞元是通过仿蝴蝶翅膀曲面结构的极小曲面设计的，具有蝴蝶翅膀曲面结构的特性，对初始胞元进行反射率仿真，得到目标胞元和吸波结构，通过对各初始胞元的反射率仿真以及判断，从初始胞元中筛选出兼顾宽频带、多曲度吸波性的目标胞元，进而，通过将目标胞元周期性排列得到吸波结构，同样的，该吸波结构也兼顾宽频带、多曲度吸波性。

18、第三方面，提供了一种吸波结构的设计装置，包括处理器和存储器，存储器用于存储计算机程序，处理器用于从存储器中调用并运行计算机程序，使得吸波结构的设计装置执行第二方面中的任一种的吸波结构的设计方法。

19、第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序代码，当计算机程序代码被处理器运行时，使得该处理器执行第二方面中的任一种吸波结构的设计方法。

技术特征：

1.一种吸波结构，其特征在于，所述吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，所述吸波材料是由碳纤维和聚乳酸组成，其中，所述碳纤维的重量比例为15%至25%，所述吸波结构包括：

2.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述胞元包括第一胞元和第二胞元，所述第一胞元中的目标曲面单元包括第一曲面单元，所述第一曲面单元的形状为目标几何图形的第一区域，所述第二胞元中的目标曲面单元包括第二曲面单元，所述第二曲面单元的形状为目标几何图形的第二区域，其中：

3.根据权利要求1所述的吸波结构，其特征在于，所述目标几何图形包括第一通孔和第二通孔；

4.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，所述目标曲面单元包括第三曲面单元、第四曲面单元；

5.根据权利要求3所述的吸波结构，其特征在于，所述吸波结构中的所述目标曲面单元包括第五曲面单元和第六曲面单元，其中：

6.根据权利要求1至5任一项所述的吸波结构，其特征在于，所述胞元的构建模型为：

7.一种吸波结构的设计方法，其特征在于，用于形成权利要求1至6中任一项所述的吸波结构，包括：

8.根据权利要求7所述的吸波结构的设计方法，其特征在于，所述对所述初始胞元进行反射率仿真，得到目标胞元包括：

9.一种吸波结构的设计装置，其特征在于，所述吸波结构的设计装置包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于从所述存储器中调用并运行所述计算机程序，使得所述吸波结构的设计装置执行权利要求7至8中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储了计算机程序，当所述计算机程序被处理器执行时，使得处理器执行权利要求7至8中任一项所述的方法。

技术总结
本申请公开一种吸波结构、吸波结构的设计方法及装置，涉及吸波结构领域，使得吸波结构达到兼顾宽频带、多曲度吸波性能，该吸波结构是通过吸波结构的设计方法确定的，吸波结构是通过吸波材料一体成型的结构，其吸波材料是由碳纤维和聚乳酸组成；其中，碳纤维的重量比例为15%至25%；吸波结构包括周期性排列的多个胞元，胞元是通过极小曲面确定的；胞元包括多个目标曲面单元，其中，目标曲面单元的形状为目标几何图形的第一区域或第二区域，且第一区域和第二区域没有重叠区域，目标曲面单元可以仿蝴蝶翅膀曲面结构的特性，提高吸波结构的吸波频带。

技术研发人员：李营,黄怿行,赵天,赵鹏真
受保护的技术使用者：北京理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23