[发明专利]一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法

权利要求书

1.一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）利用SEM扫面电子显微镜获取所需研究材料的微观组织形貌，将其保存为数字图像模式；

（2）利用Photoshop图像处理软件对所获得的数字图像进行灰度处理，阈值分割，开关闭合操作等数字图像处理过程，减少微小缺陷或细小杂质，清晰表现主要缺陷或者杂质轮廓；

（3）在CorelDraw绘图工具中转换所得到的缺陷或者杂质的轮廓位图为矢量图，圆滑缺陷或者夹杂的边缘；

（4）对步骤（3）所获得的矢量图在AutoCAD、UG中进行格式转换最终转变为有限元软件所兼容的格式;

（5）将所得到的矢量图放入到有限元软件中划分网格。

2.根据权利要求1中所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于所述步骤（1）按照以下方法进行：

利用扫描电子显微镜在所要研究的对象材料表面选取一块能够代表组织中缺陷或者夹杂的区域，为方便后续图像处理工作，要求拍摄所得照片能够清晰表现出各缺陷或者夹杂的形貌。

3.根据权利要求1所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于所述步骤（2）按照以下方法进行： 1)灰度处理：将通过SEM所获得的照片截取所需要的区域，并对所得到的截图进行灰度处理，把截图转换成灰度图；

2)阈值分割：对所得到的图片绘制其直方图，对照波峰波谷选取合适的阈值进行分割，将图片整体区域分成两个部分，基体和缺陷或者夹杂，其中缺陷或者夹杂表现为灰度值为0为黑色，基体灰度值为1，为白色；

3)开关闭合操作进行图像去噪：去掉微小阴影，将大缺陷、大空洞、大的夹杂物保留；

4)将经过处理之后的图片在Photoshop中以*.jpg格式输出，为下一步骤做准备。

4.根据权利要求1所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于所述步骤（3）按照以下方法进行：

1)将步骤（2）中导出的图片导入到CorelDraw软件中；

2)点击编辑位图选项，在其中描摹位图选项中选择轮廓描摹中的线条图，将缺陷或者夹杂的外轮廓表现出来；

3)调节设置选项中的细节、平滑、拐角平滑度选项观察参数变化对图片细节的影响，选择最合适的参数，然后点击确定，CorelDraw会将缺陷或者夹杂的轮廓在细化圆滑处理之后输出；

4)最后通过CorelDraw导出为绘图软件AutoCAD所兼容的*.dwg或者*.dxf格式，为下一步放入有限元软件中做准备。

5.根据权利要求1所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于所述步骤（4）按照以下方法进行：

1)通过CorelDraw获得的*.dwg或者*.dxf格式的矢量图先在AutoCAD中打开，点击AutoCAD下工作窗口中的layout1或者Layout2，另存为*.dwg或者*.dxf；

2)打开UG绘图软件，将上步所得到的*.dwg或者*.dxf的文件导入到UG里面，对图形进行修改，去掉多余的边；

3)在UG中导出为*.igs、*.CATIA V5、*.sat格式，为下一步导入有限元软件中做准备。

6.根据权利要求1所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于，所述步骤（5）按照以下方法进行：此步骤在有限元软件ABAQUS中进行,打开ABAQUS的sketch模块，导入上步生成的*.sat格式文件，在sketch中看到所得到的微观结构矢量图，再操作添加或者删减线，之后通过建立part由sketch导入二维模型，然后划分网格。

7.根据权利要求1所述的一种基于材料真实微观组织结构的有限元建模方法，其特征在于，所述步骤（5）按照以下方法进行：此步骤在有限元软件Ansys中进行,打开ANSYS软件，导入步骤(4)中所生成的*.sat格式文件，通过Preprocessor/Modeling/Creat/Areas生成面，再通过划分网格命令对所得二维面进行网格划分。