[发明专利]一种由两相复合材料细观模型生成点云模型的方法

说明书

一种由两相复合材料细观模型生成点云模型的方法，本发明涉及由两相复合材料细观模型生成点云模型的方法。本发明为了解决对复合材料进行计算机模拟时，由声波探测或X射线探测得到的细观模型所含信息不够完整，以及部分软件相关文件占用存储空间较大的问题。本发明包括：步骤一：对点云模型和材料信息数据进行初始化；步骤二：确定输入的两相复合材料细观模型的空白区域；步骤三：根据细观模型各检测点几何信息以及细观模型携带的信息对细观模型进行处理；步骤四：向步骤一初始化后的点云模型中的点输入材料信息，得到带有材料信息的点云模型。本发明用于复合材料计算机模拟领域。

技术领域

本发明应用于复合材料计算机模拟领域，具体涉及一种构造两相复合材料细观尺度点云模型的方法。

背景技术

随着带有增强相夹杂的混杂型复合材料，如混凝土、陶瓷增强铝材等材料在各个领域的日益普及，人们对其生产、设计的精度要求也越来越高。于是就需要研究人员能够更深入地了解复合材料在一定工况下的响应规律及其本质。因此，主要研究尺度在10纳米到毫米量级范围内的细观力学，因其能够合理、全面地解释毫米量级以上，即宏观尺度上复合材料的力学行为，而受到多方研究人员的重视。

两相复合材料是一种基本的、较为常用的复合材料，是一种仅由基体和夹杂(增强相材料)两种材料组合而成的两相混合物，如陶瓷增强铝材。同时，两相复合材料的模型比较具有代表性，一些由三种或更多成分组成的复合材料(如纤维加强混凝土、纤维加强陶瓷铝材等)也可以根据情况简化为两相复合材料进行研究。所以，在计算机上建立两相复合材料的数值模型，具有相当的必要性和重要意义。

目前建立两相复合材料细观模型的方法主要是通过无损检测手段，如声波探测、X射线探测、激光扫描等方式，对实际的复合材料进行检测，得到与实际情况相符的细观模型。

但使用该方法建立的两相复合材料数值模型的方法存在一个问题：此时得到的模型只有几何属性以及检测信息(即色彩或反射声波信息)，而没有其它信息，甚至一些通过激光扫描方式获取的外观点云模型，其包含的信息只有材料外表面的几何属性。当以上述模型为分析对象时，需要由使用者在其它软件中调用该具有几何属性的数值模型，并输入复合材料的其它信息，如力学性能、热力学参数、电磁性质参数等，才能进行后续分析。也即是说，单一软件内的模型所含的信息是不够完整的，这样就造成了调用或读取复合材料有关信息时往往需要在多个不同的软件上分别进行，因暂无通用的传递信息的手段，现阶段在各个软件之间传递信息的操作常以用户手动操作的方式实现，此类操作复杂繁琐，出错率高且影响整体工作效率。另外，部分软件相关文件体积较大，占用存储空间较多。

所以在由声波探测或X射线探测得到的细观模型基础上，生成一个含有更完整信息的、占用存储空间尽可能小的两相复合材料细观尺度模型，成为了复合材料计算机模拟领域亟待解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的是为了解决对复合材料进行计算机模拟时，由声波探测或X射线探测得到的细观模型所含信息不够完整，以及部分软件相关文件占用存储空间较大的问题，而提出一种由两相复合材料细观模型生成点云模型的方法。

一种由两相复合材料细观模型生成点云模型的方法包括以下步骤：

步骤一：对点云模型和材料信息数据进行初始化；

步骤二：确定输入的两相复合材料细观模型的空白区域；

步骤三：根据细观模型各检测点几何信息以及细观模型携带的信息(色彩或声波反射结果)对细观模型进行处理；

步骤四：向步骤一初始化后的点云模型中的点输入材料信息，得到带有材料信息的点云模型。

本发明的有益效果为：