[发明专利]一种编织陶瓷基复合材料预制体宏细观一体化建模方法

摘要

本发明公开了一种编织陶瓷基复合材料预制体宏细观一体化建模方法，可依据编织陶瓷基复合材料的实际细观结构，建成了包含纤维束、基体及孔隙的细观模型，且模型精确度高，能准确反映出材料各组成部分，为后续的有限元计算建立了基础。本发明建立模型的过程完全实现了参数化，当结构尺寸发生变化时，可通过仅修改参数达到快速修改模型的目的。本发明可模拟材料制备时基体不断生长的过程，通过控制基体厚度的参数可使基体逐渐长大，以适应不同材料的基体占比以及孔隙率，可应用范围广。

主权项

1.一种编织陶瓷基复合材料预制体宏细观一体化建模方法，其特征在于，包括以下步骤：1）用几何图形模拟编织陶瓷基复合材料预制体结构中纤维束的截面形状，创建所述纤维束的截面；2）用曲线模拟编织陶瓷基复合材料预制体结构中经线纤维束的走向，利用所述函数创建拟合出所述曲线，并将经线纤维束的截面沿着所述曲线扫掠，获得一个经线纤维束的模型；3）重复步骤2），针对编织陶瓷复合材料预制体结构中走向不同的经线纤维束，各自建立一个模型；4）用直线模拟编织陶瓷基复合材料预制体结构中纬线纤维束的走向，利用函数创建拟合出所述直线，并将纬线纤维束的截面沿着所述直线扫掠，获得一个纬线纤维束的模型；5）用几何图形模拟包裹经线/纬线纤维束的基体截面形状，根据预设的基体厚度参数，创建基体的截面，并将基体的截面沿着经线纤维束或纬线纤维束的中轴线进行扫掠，建立经线或纬线纤维束外基体的模型；或者以基体的外轮廓形状创建截面，将外轮廓截面沿着经线纤维束或纬线纤维束的中轴线进行扫掠后，将得到的体对基体内的纤维束模型进行布尔减操作，去除基体干涉至纤维束的部分，获得基体模型；经线纤维束模型与其外部的基体模型组成一个完整的经线单元模型，纬线纤维束模型与其外部的基体模型组成一个完整的纬线单元模型；6）根据所述编织陶瓷复合材料预制体结构的编织方法对经线单元模型、纬线单元模型分别进行阵列，根据需要建立的预制体结构尺寸确定相应的阵列参数；7）将阵列中所有经线和纬线单元模型的基体部分选中，进行布尔加操作，使之合并成为一个整体模块；再选中所述基体的整体模块，对阵列中所有单元模型的纤维束部分进行布尔减操作，去除基体干涉至纤维束的部分，得到编织陶瓷基复合材料预制体结构的基础模型；8）用平面对所述基础模型进行切割，得到包含纤维束、基体和孔隙结构的细观模型截面图，根据所述细观模型截面图反映的信息，通过改变基体的厚度参数模拟基体的生长，调整模型的孔隙率，得到目标模型。