[发明专利]一种基于有限元法的经编金属丝网力学特性分析

权利要求书

1.一种基于有限元法的经编金属丝网力学特性分析，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1)获取经编金属丝网的最小重复结构的型值点三维坐标：根据经编金属丝网的最小重复结构的线圈结构，确定其型值点x、y、z三维坐标；

步骤2)获取整体的经编金属丝网的型值点三维坐标：首先，根据丝网的编织形式，确定线圈之间的横、纵距和最小重复结构间的拓扑关系，从而确定整体的经编金属丝网的型值点三维坐标；

步骤3)基于步骤2)获得的整体经编金属丝网的型值点三维坐标，建立整体的经编金属丝网的有限元模型：以整体的经编金属丝网的型值点三维坐标作为经编金属丝网建模的关键点坐标，建立其几何模型并对其进行有限元网格划分，最终得到经编金属丝网的有限元模型；

步骤4)基于步骤3)建立的整体经编金属丝网有限元模型，假设拉伸过程中经编金属丝网发生接触的单丝一直处于黏结接触状态且单丝间为交叉接触，对经编金属丝网的有限元模型中处于临界接触的单丝施加接触约束；

步骤5)经编金属丝网的静力学分析：通过对经编金属丝网的有限元模型施加载荷和边界约束，实现其静力学分析；

所述的步骤1)中所述的获取经编金属丝网的最小重复结构的型值点三维坐标的具体步骤为：

步骤1.1)通过摄影测量技术，获取经编金属丝网的高清晰照片；

步骤1.2)利用图像数据处理技术对经编金属丝网的高清晰照片进行图像处理分析，分析过程主要是依据照片中的最小重复结构的单丝走向，勾勒出最小重复结构的型值点，从而可得到最小重复结构的型值点x、y二维坐标；又根据经编金属丝网的编织结构，可确定最小重复结构的型值点z坐标；

步骤1.3)基于步骤1.2)得到的最小重复结构的型值点三维坐标，采用B样条曲线建立最小重复结构的几何模型；

步骤1.4)观察最小重复结构的几何模型，统计其发生相互嵌入的单丝，对发生相互嵌入的单丝的型值点进行上下或左右移动，使得单丝间发生接触的地方为临界接触，得到最终的最小重复结构型值点三维坐标；

所述的步骤2)中获取整体的经编金属丝网的型值点三维坐标的具体步骤为：

步骤2.1)基于步骤1.1)获取的经编金属丝网的高清晰照片，对该高清晰照片通过图像处理分析照片中最小重复结构的拓扑关系，测出照片中其线圈间的横、纵距，以及照片中的单丝直径；假设图像中线圈间的横距为L′_横，纵距为L′_纵，单丝直径为d′，则图像中线圈间横距与单丝直径的比值k_横＝L′_横/d′，纵距与单丝直径的比值为k_纵＝L′_纵/d′；

步骤2.2)基于步骤2.1)获得的横距与单丝直径的比值k_横和纵距与单丝直径的比值k_纵，根据实际单丝直径d，由比例关系求出实际线圈间的横、纵距：假设实际线圈间的横距为L_横，纵距为L_纵，则实际线圈间横距L_横表示为L_横＝L′_横·d/d′，纵距表示为L_纵＝L′_纵·d/d′；

步骤2.3)基于经编金属丝网的最小重复结构型值点三维坐标和经编金属丝网的拓扑关系，确定整体的经编金属丝网的型值点三维坐标：假设整体的经编金属丝网结构共有m行，n列，最小重复结构的型值点三维坐标向量表示为C＝[X,Y,Z]^T，其中T为矩阵的转置运算符，则第i行第j列最小重复结构的型值点三维坐标向量表示为C_ij＝[X+(i-1)·L_横,Y+(j-1)·L_纵,Z]^T，其中，i＝1,2,…m，i表示最小重复结构所处于整体经编金属丝网的行编号，j＝1,2,…n，j表示最小重复结构所处于整体经编金属丝网的列编号，进而得到整体经编金属丝网的型值点三维坐标。