[发明专利]一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法

权利要求书

1.一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、利用XCT技术获得2.5维编织复合材料纬向切片图；

步骤二、对步骤一中得到的切片图内同层纬纱位置进行测定与统计；

步骤三、对步骤一中得到的切片图内相邻两层的上层两纬纱相对下层纬纱的位置进行测定与统计；

步骤四、基于步骤二所测定的同层纬纱位置与步骤三所测定的相邻两层的上层两纬纱相对下层纬纱的位置，对步骤一中获得的XCT切片图内经纱轨迹与纬纱轮廓采用余弦函数曲线模拟，建立经纱纬纱二维结构模型；

步骤五、利用软件对步骤四建立的经纱纬纱二维结构模型进行三维拉伸，得到纬纱平直的2.5维编织复合材料三维模型，并进行有限元离散，得到三维有限元模型；

步骤六、基于步骤五所建立的三维有限元模型，利用网格分组对位于三维有限元模型表层的纬纱进行修改，使所述纬纱在与经纱交织处弯曲，最终建立贴近2.5维编织复合材料几何拓扑结构的模型。

2.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤一中，XCT所拍摄的切片图包含一个以上的单胞结构。

3.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤一中，在XCT所拍摄的切片图中，对2.5维编织复合材料内层纬纱截面采用双透镜假设，2.5维编织复合材料表层不与经纱交织的纬纱截面采用矩形截面假设，2.5维编织复合材料表层与经纱交织的纬纱截面采用双透镜假设。

4.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤二中，对切片图按纬纱层数划分五条基准线，测定并统计同层纬纱距离此层基准线相对高度来比较同层纬纱相对位置。

5.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤三中，以某纬纱中心点建立竖直基准线，测定并统计相邻两层的上层两纬纱相对下层纬纱的水平距离来比较相邻层纬纱相对位置。

6.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤四中，

对于经纱轨迹采用余弦函数描述：f(x)＝Acos(ωx)+g；

对于纬纱轮廓采用余弦函数描述：g(x)＝Acos(ωx)+h；

其中，A、ω、g、h均为未知参数；振幅A为曲线最高点与最低点坐标之差的均值，ω与曲线周期相关，g、h为曲线与局部坐标系相对位置，故有:

式中w_2w、w_2j分别为纬纱和经纱截面的高度(mm)；T为三角函数的最小周期，与同层纬纱间距相关；h_w为相邻两层纬纱间高度，与纬纱层数相关：

式中H为2.5维编织复合材料整体厚度，N_w为纬纱层数，为相邻两层的上层两纬纱相对下层纬纱的水平距离的一半。

7.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料几何拓扑模型的建模方法，其特征在于，所述步骤五中，有限元离散包括以下步骤：利用软件对纬纱平直的2.5维编织复合材料三维模型进行网格离散，对三维有限元模型的表层纬纱与基体网格进行重新分组以修改表层纬纱轨迹。