[發(fā)明專利]一種2.5D編織復合材料單胞模型的建模方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110461275.5
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113192576B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設計）人: 王旭鵬;劉舒?zhèn)?/a>;劉峰峰
• 申請（專利權(quán)）人: 西安理工大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G16C10/00;G16C20/80;G06F30/20
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 涂秀清

1.一種2.5D編織復合材料單胞模型的建模方法，其特征在于，具體按照如下步驟進行：

步驟1：首先確定經(jīng)向增強的2.5D淺交彎聯(lián)編織復合材料結(jié)構(gòu)的交織方式，交織紗線包括經(jīng)向紗、緯向紗和經(jīng)向增強紗；對設計好的結(jié)構(gòu)進行編織，處理后形成一整塊矩形2.5D編織復合材料；

步驟2：將所述復合材料劃分為若干重復排列的單胞實體模型，掃描六面體單胞模型得到其截面形狀；根據(jù)六面體單胞模型的截面紗線形狀來確定經(jīng)向紗截面、緯向紗截面以及經(jīng)向增強紗截面形狀為八邊形；

步驟3：按照經(jīng)向增強淺交彎聯(lián)紗線軌跡畫出經(jīng)向紗、緯向紗和經(jīng)向增強紗的紗線軌跡，計算經(jīng)向紗、緯向紗和經(jīng)向增強紗的八邊形截面尺寸，以計算得到的八邊形尺寸為紗線截面形狀進行掃描命令得到經(jīng)向紗、緯向紗和經(jīng)向增強紗的紗線實體模型；

步驟4：通過計算得到單胞模型的長寬高，以計算得到的單胞長寬高為據(jù)在紗線實體模型上截出單胞紗線實體模型；建立與單胞長寬高相等的六面體，通過與單胞紗線實體模型進行布爾運算差集得到基體實體模型，紗線實體模型和基體實體模型相互組合得到整體單胞模型；

所述步驟3和4中的單胞模型的長寬高的具體計算為：

根據(jù)單胞紗線交織間的幾何關(guān)系可得如下公式(1-4)、(1-5)以及(1-6)：

其中：L_z為復合材料的實際厚度，由實際測量得到；N_h為材料厚度方向上緯紗根數(shù)，θ為編織角，S_i為經(jīng)向紗截面積，S_j為緯向紗截面積，ρ為纖維束體積密度，T為纖維束線密度，ε為因子，W_a、W_b、W_c為紗線截面參數(shù)，L_a為單胞的長，L_b為單胞的寬。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2.5D編織復合材料單胞模型的建模方法，其特征在于，步驟1中，所述處理具體為：對編織好的經(jīng)向增強的2.5D淺交彎聯(lián)編織復合材料預制件以加熱、壓縮的形式，經(jīng)過加熱融化、冷卻加固這個過程。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2.5D編織復合材料單胞模型的建模方法，其特征在于，步驟2中，所述單胞模型為一個六面體單胞實體模型，由經(jīng)向紗實體、緯向紗實體、經(jīng)向增強紗實體和基體單胞模型貼合在一起組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種2.5D編織復合材料單胞模型的建模方法，其特征在于，步驟3中，為了使模型簡化，控制經(jīng)向紗和緯向紗的紗線截面尺寸相同。