[發(fā)明專利]一種基于有限元法的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)力學(xué)特性分析有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201710418285.4 | 申請(qǐng)日： | 2017-06-06 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN107357954B | 公開(kāi)（公告）日： | 2020-12-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張逸群;朱日升;楊東武;張樹(shù)新;李申;李娜;楊癸庚 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西安電子科技大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G06F30/23 | 分類號(hào)： | G06F30/23;G06F119/14 |
| 代理公司： | 西安吉盛專利代理有限責(zé)任公司 61108 | 代理人： | 張恒陽(yáng) |
| 地址： | 710071 陜西省*** | 國(guó)省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 有限元 金屬絲網(wǎng) 力學(xué) 特性 分析 | ||
1.一種基于有限元法的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)力學(xué)特性分析，其特征在于：包括以下步驟：
步驟1)獲取經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)：根據(jù)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的線圈結(jié)構(gòu)，確定其型值點(diǎn)x、y、z三維坐標(biāo)；
步驟2)獲取整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)：首先，根據(jù)絲網(wǎng)的編織形式，確定線圈之間的橫、縱距和最小重復(fù)結(jié)構(gòu)間的拓?fù)潢P(guān)系，從而確定整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)；
步驟3)基于步驟2)獲得的整體經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)，建立整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的有限元模型：以整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)作為經(jīng)編金屬絲網(wǎng)建模的關(guān)鍵點(diǎn)坐標(biāo)，建立其幾何模型并對(duì)其進(jìn)行有限元網(wǎng)格劃分，最終得到經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的有限元模型；
步驟4)基于步驟3)建立的整體經(jīng)編金屬絲網(wǎng)有限元模型，假設(shè)拉伸過(guò)程中經(jīng)編金屬絲網(wǎng)發(fā)生接觸的單絲一直處于黏結(jié)接觸狀態(tài)且單絲間為交叉接觸，對(duì)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的有限元模型中處于臨界接觸的單絲施加接觸約束；
步驟5)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的靜力學(xué)分析：通過(guò)對(duì)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的有限元模型施加載荷和邊界約束，實(shí)現(xiàn)其靜力學(xué)分析；
所述的步驟1)中所述的獲取經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)的具體步驟為：
步驟1.1)通過(guò)攝影測(cè)量技術(shù)，獲取經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的高清晰照片；
步驟1.2)利用圖像數(shù)據(jù)處理技術(shù)對(duì)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的高清晰照片進(jìn)行圖像處理分析，分析過(guò)程主要是依據(jù)照片中的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的單絲走向，勾勒出最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)，從而可得到最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)x、y二維坐標(biāo)；又根據(jù)經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的編織結(jié)構(gòu)，可確定最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)z坐標(biāo)；
步驟1.3)基于步驟1.2)得到的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)，采用B樣條曲線建立最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的幾何模型；
步驟1.4)觀察最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的幾何模型，統(tǒng)計(jì)其發(fā)生相互嵌入的單絲，對(duì)發(fā)生相互嵌入的單絲的型值點(diǎn)進(jìn)行上下或左右移動(dòng)，使得單絲間發(fā)生接觸的地方為臨界接觸，得到最終的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)型值點(diǎn)三維坐標(biāo)；
所述的步驟2)中獲取整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)的具體步驟為：
步驟2.1)基于步驟1.1)獲取的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的高清晰照片，對(duì)該高清晰照片通過(guò)圖像處理分析照片中最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的拓?fù)潢P(guān)系，測(cè)出照片中其線圈間的橫、縱距，以及照片中的單絲直徑；假設(shè)圖像中線圈間的橫距為L(zhǎng)′橫，縱距為L(zhǎng)′縱，單絲直徑為d′，則圖像中線圈間橫距與單絲直徑的比值k橫＝L′橫/d′，縱距與單絲直徑的比值為k縱＝L′縱/d′；
步驟2.2)基于步驟2.1)獲得的橫距與單絲直徑的比值k橫和縱距與單絲直徑的比值k縱，根據(jù)實(shí)際單絲直徑d，由比例關(guān)系求出實(shí)際線圈間的橫、縱距：假設(shè)實(shí)際線圈間的橫距為L(zhǎng)橫，縱距為L(zhǎng)縱，則實(shí)際線圈間橫距L橫表示為L(zhǎng)橫＝L′橫·d/d′，縱距表示為L(zhǎng)縱＝L′縱·d/d′；
步驟2.3)基于經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的最小重復(fù)結(jié)構(gòu)型值點(diǎn)三維坐標(biāo)和經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的拓?fù)潢P(guān)系，確定整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)：假設(shè)整體的經(jīng)編金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)共有m行，n列，最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)向量表示為C＝[X,Y,Z]T，其中T為矩陣的轉(zhuǎn)置運(yùn)算符，則第i行第j列最小重復(fù)結(jié)構(gòu)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)向量表示為Cij＝[X+(i-1)·L橫,Y+(j-1)·L縱,Z]T，其中，i＝1,2,…m，i表示最小重復(fù)結(jié)構(gòu)所處于整體經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的行編號(hào)，j＝1,2,…n，j表示最小重復(fù)結(jié)構(gòu)所處于整體經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的列編號(hào)，進(jìn)而得到整體經(jīng)編金屬絲網(wǎng)的型值點(diǎn)三維坐標(biāo)。
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