[發明專利]一種纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法

有效

• 申請號: 201910240438.X
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN109902442B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 袁鴻;薛興偉;李善傾
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F113/12
• 代理公司: 沈陽銘揚聯創知識產權代理事務所(普通合伙) 21241
• 代理人: 呂敏

本發明涉及一種纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法，在全局坐標系0XYZ下，在三維長方體基體形成的立體空間內隨機生成纖維起點Ksubgt;i/subgt;，再以纖維起點Ksubgt;i/subgt;為坐標原點建立局部坐標系Ksubgt;i/subgt;X'Y'Z'，然后保持纖維起點Ksubgt;i/subgt;不動，依次對局部坐標系Ksubgt;i/subgt;X'Y'Z'的X'軸、Y'軸、Z'軸按隨機角度進行坐標軸旋轉，在局部坐標系的點(lsubgt;f/subgt;，0，0)處生成纖維終點Ksubgt;j/subgt;，最后切換局部坐標系為全局坐標系，當纖維終點Ksubgt;j/subgt;的坐標滿足0≤Xsubgt;j/subgt;≤Xsubgt;0/subgt;，0≤Ysubgt;j/subgt;≤Ysubgt;0/subgt;，0≤Zsubgt;j/subgt;≤Zsubgt;0/subgt;，則連接Ksubgt;i/subgt;及Ksubgt;j/subgt;，生成多條隨機分布纖維。本發明有效反映了纖維在三維空間上隨機分布的特性，為基體中摻入纖維方面的細觀設計計算分析提供了建模基礎。

技術領域

本發明涉及數值分析技術領域，具體地，涉及一種纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法。

背景技術

目前，材料結構的設計計算分析主要集中在對材料宏觀分析的基礎之上，材料結構的細觀設計計算分析，由于缺乏合適的纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法，在基體中摻入纖維方面的細觀設計計算分析，卻一直止步不前。

發明內容

本發明的目的是提供一種纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法，為基體中摻入纖維方面的細觀設計計算分析提供建模基礎。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

本發明一種纖維在三維長方體基體內隨機生成的方法，包括如下步驟：

步驟S1，在全局坐標系0XYZ下，在三維長方體基體{0，X0；0，Y0；0，Z0}形成的立體空間內隨機生成纖維起點K_i，所述纖維起點K_i的X軸坐標X_i、Y軸坐標Y_i，Z軸坐標Z_i，采用隨機函數生成，并滿足0≤X_i≤X₀,0≤Y_i≤Y₀,0≤Z_i≤Z₀；

步驟S2，以纖維起點K_i(X_i、Y_i、Z_i)為坐標原點建立局部坐標系K_iX'Y'Z'；

步驟S3，切換坐標系為局部坐標系K_iX'Y'Z'，保持纖維起點K_i不動，依次對局部坐標系K_iX'Y'Z'的X'軸、Y'軸、Z'軸按隨機角度進行坐標軸旋轉；

步驟S4，在完成坐標軸旋轉的局部坐標系K_iX'Y'Z'的點(l_f，0，0)處生成纖維終點K_j，其中l_f為纖維的長度；

步驟S5，切換局部坐標系K_iX'Y'Z'為全局坐標系0XYZ，并提取纖維終點K_j在全局坐標系下的坐標(X_j，Y_j，Z_j)；

當滿足：0≤X_j≤X₀，0≤Y_j≤Y₀，0≤Z_j≤Z₀，則連接K_i及K_j，生成一條隨機分布纖維；