基于Micro?CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法與流程

本發(fā)明涉及復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，特別涉及基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法。
背景技術(shù)：
：三維編織復(fù)合材料是由三維編織預(yù)制體浸漬基體后固化而成的材料，廣泛應(yīng)用在航空、航天、交通和風(fēng)能等領(lǐng)域。三維編織復(fù)合材料性能依賴于材料的細(xì)觀編織結(jié)構(gòu)，因此需要從細(xì)觀角度對(duì)材料進(jìn)行建模分析，目前比較成熟的方法是采用代表體積單胞的方法分析材料的性能。同時(shí)由于三維編織復(fù)合材料在空間上具有復(fù)雜的纖維織構(gòu)，所以在對(duì)材料從細(xì)觀角度建模時(shí)往往需要忽略一些細(xì)節(jié)因素的影響，對(duì)材料內(nèi)部的纖維束截面形狀進(jìn)行假設(shè)處理，例如把纖維束界面形狀假設(shè)為橢圓形、六邊形或八邊形等，該假設(shè)并不能很好的描述材料內(nèi)部纖維束的狀態(tài)，因此需要發(fā)展原位纖維幾何織構(gòu)建模，充分考慮材料內(nèi)部纖維束真實(shí)的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。Micro-CT斷層掃描方法是在不破壞樣本的情況下清楚了解樣本的內(nèi)部顯微結(jié)構(gòu)。對(duì)于三維編織復(fù)合材料，在纖維和基體具有足夠的灰度差異的前提下，通過Micro-CT就可以很好地區(qū)分材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，如纖維束的幾何形狀、孔洞和裂紋等，并且通過三維重構(gòu)技術(shù)能夠得到材料內(nèi)部細(xì)觀結(jié)構(gòu)分布狀態(tài)。但直接材料三維重構(gòu)技術(shù)對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀編織結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)還存在一些問題，為了得到纖維束三維織構(gòu)，一些幾何細(xì)節(jié)如微細(xì)觀孔洞和微裂紋等作為噪聲信息需要剔除，另外要描述一根連續(xù)的纖維束需要獲得纖維束的路徑及局部纖維方向等信息，因此在對(duì)三維編織結(jié)構(gòu)進(jìn)行重構(gòu)是需要進(jìn)行一些處理。因此利用Micro-CT可有效獲取三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維織構(gòu)的原位信息，但還需要發(fā)展圖片處理技術(shù)，依據(jù)纖維束特征來提取內(nèi)部纖維束的原位幾何信息，進(jìn)一步建立材料的幾何模型。由于三維編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，因此對(duì)復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格離散一直是三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)建模的難點(diǎn)。如果采用與內(nèi)部細(xì)觀編織結(jié)構(gòu)相界面一致光滑的網(wǎng)格對(duì)幾何模型進(jìn)行離散，會(huì)在內(nèi)部狹長或尖角的基體區(qū)域即使采用四面體進(jìn)行離散也無法得到質(zhì)量較好的網(wǎng)格。Voxel網(wǎng)格劃分技術(shù)是一種非常簡單直接的三維像素網(wǎng)格離散技術(shù)，能夠?qū)θ魏螐?fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行網(wǎng)格劃分，具有很強(qiáng)的魯棒性。Voxel網(wǎng)格只需要界定網(wǎng)格中心點(diǎn)屬于幾何的哪一部分，然后把屬于同一結(jié)構(gòu)或部件的Voxel網(wǎng)格放到一起來描述該結(jié)構(gòu)或部件。該網(wǎng)格劃分方法得到的Voxel網(wǎng)格不同于傳統(tǒng)的與相界面一致光滑網(wǎng)格，Voxel網(wǎng)格不能夠得到光滑的相界面。但隨著計(jì)算方法如混合有限元、擴(kuò)展有限元和重復(fù)網(wǎng)格等技術(shù)的發(fā)展，能夠在計(jì)算過程中規(guī)避不光滑的相界面的影響。需要指出的是，為了很好地描述纖維束等幾何外形，在相界面需要盡量小的離散網(wǎng)格，使纖維束幾何形狀的波動(dòng)較小。如果采用較小的相同尺寸Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行離散，能夠?qū)B續(xù)的纖維束邊界很好的描述，但較小的Voxel網(wǎng)格會(huì)嚴(yán)重增加Voxel網(wǎng)格的數(shù)量，從而會(huì)增加后續(xù)有限元分析的計(jì)算規(guī)模，因此需要控制Voxel離散網(wǎng)格的數(shù)量。最直接有效的辦法就是采用不同尺寸非均勻的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行離散，在相界面附近采用較細(xì)的網(wǎng)格，遠(yuǎn)離相界面的部位采用較粗的網(wǎng)格，并且使網(wǎng)格尺寸呈現(xiàn)梯度變化，通過該方法可以大大減少Voxel網(wǎng)格的數(shù)量，同時(shí)還可以得到在相界面附件較小的Voxel網(wǎng)格。但在不同尺寸的Voxel網(wǎng)格之間會(huì)出現(xiàn)懸掛節(jié)點(diǎn)，在后續(xù)的有限元分析中需要通過約束方程把懸掛節(jié)點(diǎn)與附近的連續(xù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位移約束，使懸掛節(jié)點(diǎn)符合位移連續(xù)性條件。因此對(duì)于三維編織復(fù)合材料細(xì)觀建模，需要結(jié)合Micro-CT斷層掃描技術(shù)發(fā)展原位的三維編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何建模方法，并且發(fā)展非均勻的Voxel網(wǎng)格離散技術(shù)對(duì)具有復(fù)雜細(xì)觀結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料進(jìn)行網(wǎng)格離散，進(jìn)一步為有限元分析提供網(wǎng)格模型。到目前為止，已經(jīng)發(fā)展了多種基于Micro-CT對(duì)結(jié)構(gòu)幾何重構(gòu)方法，但針對(duì)三維編織復(fù)合材料的幾何重構(gòu)以及與非均勻網(wǎng)格離散相結(jié)合的方法還尚未見報(bào)道。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是為了解決三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)原位建模以及較難的網(wǎng)格離散問題，從而形成一種基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法。上述的發(fā)明目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：步驟一、基于Micro-CT片層掃描三維編織復(fù)合材料內(nèi)部編織結(jié)構(gòu)，識(shí)別掃描不同灰度的片層圖像，通過灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值，統(tǒng)計(jì)纖維束和基體的閾值直方圖，確定區(qū)域分割閾值，根據(jù)區(qū)域分割閾值得到灰度片層圖像的二值圖像；其中，灰度片層圖像的二值圖像包括基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域；步驟二、對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行去噪處理后，光滑基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域的邊界，將光滑后的纖維束邊界進(jìn)行幾何矢量化處理，由多邊形確定纖維束的橫截形狀；步驟三、提取由多邊形確定纖維束的橫截面信息，通過連續(xù)斷層上相鄰纖維束截面中心點(diǎn)連線確定纖維束路徑，根據(jù)纖維束路徑得到纖維束局部坐標(biāo)信息；其中，纖維束幾何信息包括纖維束路徑、纖維束截面以及纖維束局部坐標(biāo)信息；步驟四、結(jié)合纖維束局部坐標(biāo)信息以及提取連續(xù)斷層上的纖維束截面信息，確定垂直于纖維束路徑的纖維束截面信息；根據(jù)步驟三中纖維束路徑坐標(biāo)值(x,y,z)確定在每個(gè)纖維束截面中心點(diǎn)的沿纖維束路徑的局部坐標(biāo)方向；步驟五、根據(jù)纖維束的幾何信息生成三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型；步驟六、利用Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型進(jìn)行離散，確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向，同時(shí)得到三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格；步驟七、識(shí)別需要在纖維束與基體邊界處細(xì)化的Voxel網(wǎng)格，對(duì)Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分，生成新的Voxel網(wǎng)格；新的Voxel網(wǎng)格單元方向與未處理時(shí)Voxel網(wǎng)格單元方向一致；重復(fù)步驟六界定新的Voxel網(wǎng)格屬于纖維束還是屬于基體；步驟八、將三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束與基體邊界處的所有Voxel網(wǎng)格重復(fù)步驟六和步驟七，最終把三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀幾何織構(gòu)離散成非均勻的Voxel網(wǎng)格。發(fā)明效果本發(fā)明涉及通過Micro-CT片層掃描技術(shù)對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行幾何建模，獲得三維編織復(fù)合材料內(nèi)部復(fù)雜的纖維織構(gòu)，然后對(duì)幾何模型離散化的過程，得到非均勻分布的Voxel網(wǎng)格，最后可以作為三維編織復(fù)合材料性能的有限元分析模型。本發(fā)明利用Micro-CT斷層掃描技術(shù)構(gòu)建三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，結(jié)合非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法建立具有復(fù)雜細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料有限元分析模型，在本發(fā)明中，利用Micro-CT可以對(duì)具有復(fù)雜細(xì)觀結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料進(jìn)行細(xì)觀建模，避免了直接假設(shè)纖維束幾何形狀而帶來的誤差，同時(shí)利用Voxel網(wǎng)格離散，避免了由于細(xì)觀幾何復(fù)雜而不能劃分網(wǎng)格的障礙，通過采用非均勻的Voxel網(wǎng)格可以有效降低網(wǎng)格模型的規(guī)模，減少計(jì)算量。本發(fā)明攘括了對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何建模及網(wǎng)格劃分的過程，也是對(duì)三維編織復(fù)合材料性能分析的前處理過程。該發(fā)明提供了一個(gè)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀建模和網(wǎng)格劃分的有效途徑，在接下來的有限元分析中通過對(duì)模型進(jìn)一步特殊處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的性能分析。本發(fā)明的目的是為了解決三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)原位建模以及較難的網(wǎng)格離散等問題，利用Micro-CT斷層掃描技術(shù)構(gòu)建三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，并通過非均勻的Voxel網(wǎng)格離散方法建立具有復(fù)雜細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料有限元分析模型，從而形成一種基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法。對(duì)三維編織復(fù)合材料通過Micro-CT片層掃描得到不同灰度的片層圖像，要求纖維束處和基體處像素灰度有明顯的差異，但允許纖維束和基體處存在星星點(diǎn)點(diǎn)的差異像素，從而通過圖片處理來區(qū)分纖維束的界面，如圖2所示，對(duì)掃描的片層二值化圖像進(jìn)行處理，識(shí)別片層內(nèi)每根纖維束與基體材料的邊界，確定片層內(nèi)纖維束的截面形狀。對(duì)片層掃描圖片進(jìn)行處理，分析纖維束截面幾何特征，如纖維束界面近似于橢圓形，確定橢圓形長軸和短軸的大概尺寸范圍，并且統(tǒng)計(jì)纖維束和基體的閾值直方圖，確定區(qū)域分割閾值，得到二值圖像。通過膨脹和腐蝕算法對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理，去除纖維束內(nèi)部和基體內(nèi)部星星點(diǎn)點(diǎn)的差異像素以及內(nèi)部小的及狹長的獨(dú)立區(qū)域。通過計(jì)算灰色度的導(dǎo)數(shù)數(shù)值對(duì)纖維束的邊界進(jìn)行檢測，由于有些纖維束橫截面連在一起，需要對(duì)連接纖維束區(qū)域進(jìn)行操作，基于局部基體區(qū)域的分布，連接相鄰基體區(qū)域的像素作為纖維束的分割線。結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法使用多邊形模擬纖維束的邊界，提取每掃描片層上纖維束的中心及邊界處的坐標(biāo)，該中心點(diǎn)利用兩邊界像素點(diǎn)距離最大和最小的兩條直線相交處確定，該邊界處點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過中心點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)平均分成在四周平均分成20份，得到對(duì)應(yīng)邊界上的坐標(biāo)。利用多個(gè)四邊形包絡(luò)處纖維束的外表面，并且四邊形的法線指向纖維束的外側(cè)，然后通過Voxel網(wǎng)格重心到四邊形的距離及方向確定Voxel網(wǎng)格在纖維束的外側(cè)還是內(nèi)側(cè)，從而區(qū)分纖維束和基體的Voxel網(wǎng)格，同時(shí)區(qū)域在纖維束內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格的局部坐標(biāo)方向最近的纖維束路徑上坐標(biāo)點(diǎn)的方向一致。通過Voxel網(wǎng)格重心到邊界的距離確定需要進(jìn)一步剖分的Voxel網(wǎng)格，然后對(duì)需要進(jìn)一步剖分的網(wǎng)格進(jìn)行剖分，重復(fù)此步驟可以得到尺寸分均勻分布的Voxel網(wǎng)格，表現(xiàn)為在纖維束邊界處Voxel網(wǎng)格的尺寸較小，在遠(yuǎn)離邊界處的Voxel網(wǎng)格尺寸較大，從而使該模型的網(wǎng)格盡量少，同時(shí)還能很好的捕捉纖維束與基體直接的界面。該網(wǎng)格可以進(jìn)一步用于三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能的有限元計(jì)算分析。需要指出的是由于采用了不同尺寸的Voxel網(wǎng)格，在兩個(gè)不同尺寸的Voxel網(wǎng)格出現(xiàn)了懸掛節(jié)點(diǎn)，在有限元計(jì)算過程中需要特別處理。本發(fā)明直接通過Micro-CT掃描確定三維編織復(fù)合材料內(nèi)部原位的纖維束路徑及纖維束截面形態(tài)的變化，從而該方法更能夠反映真實(shí)的三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如纖維束的彎曲路徑和纖維束的局部擠壓狀態(tài)等；本發(fā)明需要多次調(diào)解圖片處理參數(shù)，通過圖片處理去除一些噪聲信息及由于圖片模糊導(dǎo)致的圖片局部的像素差異，識(shí)別片層內(nèi)每根纖維束與基體材料的邊界，從而確保能夠正確地提取出纖維束的邊界，如圖2所示；本發(fā)明需要描述出每根纖維束的路徑、截面信息及局部方向，利用路徑坐標(biāo)三次插值和表面四邊形離散確定纖維束的空間描述，同時(shí)允許纖維束之間有少量的交叉；本發(fā)明利用簡單的和魯棒性強(qiáng)的Voxel網(wǎng)格劃分技術(shù)對(duì)纖維束和基體進(jìn)行空間離散，纖維束存在少量交叉的情況也不影響該網(wǎng)格劃分；本發(fā)明形成非均勻尺寸分布的Voxel網(wǎng)格不但能夠很好的描述出纖維束的外形，而且與均勻的Voxel網(wǎng)格相比較使網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到了最少，例如采用均勻化網(wǎng)格數(shù)量為147456個(gè)，而采用非均勻化網(wǎng)格數(shù)量為108676個(gè)，相比之下非均勻網(wǎng)格數(shù)接近降低了30％，如果采用更小的網(wǎng)格，非均勻網(wǎng)格數(shù)量降低比例還會(huì)更大；利用本發(fā)明得到的非均勻Voxel網(wǎng)格進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)，需要對(duì)模型中懸掛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束等特殊處理。附圖說明圖1為具體實(shí)施方式一提出的非均勻Voxel網(wǎng)格模型的建模方法的計(jì)算過程框圖；圖2(a)為具體實(shí)施方式一提出的Micro-CT斷層掃描圖片原圖；圖2(b)為具體實(shí)施方式一提出的初步去噪后的Micro-CT斷層掃描圖片的二值圖；圖2(c)為具體實(shí)施方式一提出的腐蝕與膨脹后改進(jìn)的Micro-CT斷層掃描圖片的二值圖；圖2(d)為具體實(shí)施方式一提出的纖維束橫截面剖分Micro-CT斷層掃描圖片；圖3(a)為具體實(shí)施方式一提出的由圖片獲得的纖維束截面旋轉(zhuǎn)投影后獲得垂直于纖維束路徑的截面圖；圖3(b)為具體實(shí)施方式一提出的纖維束橫截面由一些點(diǎn)的連線進(jìn)行描述圖；圖4為具體實(shí)施方式一提出的由四邊形網(wǎng)格包絡(luò)來描述每一根纖維束表面，并且表面四邊形的外法線方向指向纖維束的外側(cè)示意圖；圖5(a)為具體實(shí)施方式六提出的確定Voxel網(wǎng)格的位置，三維視圖；圖5(b)為具體實(shí)施方式六提出的由Voxel網(wǎng)格中心的位置到纖維束表面單元的距離及方向來區(qū)分Voxel網(wǎng)格屬于纖維束還是基體，二維視圖；圖6(a)為具體實(shí)施方式一提出的在相界面需要再次剖分的Voxel網(wǎng)格；圖6(b)為具體實(shí)施方式一提出的將圖6(a)中的網(wǎng)格進(jìn)行一次剖分；圖6(c)為具體實(shí)施方式一提出的再次識(shí)別圖6(b)中需要進(jìn)一步剖分的Voxel網(wǎng)格圖6(d)為具體實(shí)施方式一提出的再次對(duì)圖6(c)中識(shí)別的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分；所述在相界面的Voxel網(wǎng)格多次剖分形成小的Voxel網(wǎng)格來更好的描述纖維束；圖7(a)為具體實(shí)施方式一提出的纖維束和基體的非均勻Voxel網(wǎng)格的三維編織復(fù)合材料示意圖；圖7(b)為具體實(shí)施方式一提出的纖維束非均勻Voxel網(wǎng)格的三維編織復(fù)合材料示意圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：結(jié)合圖1本實(shí)施方式的基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，具體是按照以下步驟制備的：步驟一、基于Micro-CT片層掃描三維編織復(fù)合材料內(nèi)部編織結(jié)構(gòu)，識(shí)別掃描不同灰度的片層圖像，在片層圖像中，纖維束與基體灰度有很大的差異，通過灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值，統(tǒng)計(jì)纖維束和基體的閾值直方圖，確定區(qū)域分割閾值，根據(jù)區(qū)域分割閾值得到灰度片層圖像的二值圖像；其中，掃描的灰度片層圖像為基于Micro-CT片層掃描的三維編織復(fù)合材料內(nèi)部編織結(jié)構(gòu)圖像；灰度片層圖像的二值圖像包括基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域；對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行Micro-CT掃描，得到空間三個(gè)方向的斷層掃描片層灰度圖像，要求掃描不同灰度的片層圖像能夠區(qū)分出纖維束和基體的區(qū)域，即纖維束和基體區(qū)域的圖像灰度差異較大。針對(duì)灰度片層圖像進(jìn)行圖像處理，如圖2(a)～(d)所示，確定區(qū)分纖維束和基體的閾值，圖像做區(qū)域分割，把圖像劃分成兩部分，得到灰度片層圖像的二值圖像，如圖2(b)所示；步驟二、對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行去噪處理后，光滑基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域的邊界，將光滑后的纖維束邊界進(jìn)行幾何矢量化處理，由多邊形確定纖維束的橫截形狀；得到二值圖像并不完美，因?yàn)橛幸恍┖苄〉膮^(qū)域黑色和狹長的黑色部分，為了更加真實(shí)地反映出材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，可以采用了腐蝕和膨脹兩種算法對(duì)二值圖像進(jìn)行去噪。腐蝕法是根據(jù)特征區(qū)域的中心點(diǎn)和需要腐蝕區(qū)域上的點(diǎn)一個(gè)一個(gè)地對(duì)比，如果特征區(qū)域上的所有點(diǎn)都在需要腐蝕區(qū)域的范圍內(nèi)，則該點(diǎn)保留，否則將該點(diǎn)去掉。根據(jù)圖像中需要腐蝕像素的大小，選取適當(dāng)?shù)奶卣鲄^(qū)域?qū)D片進(jìn)行腐蝕，把一些離散在纖維束和基體里面的點(diǎn)去除。膨脹法是根據(jù)特征區(qū)域中心點(diǎn)和需要膨脹區(qū)域上的點(diǎn)及周圍的點(diǎn)一個(gè)一個(gè)的比對(duì)，如果特征區(qū)域上有一個(gè)點(diǎn)落在需要處理區(qū)域的范圍內(nèi)，則就把該中心點(diǎn)吃掉。通過開操作使對(duì)象的輪廓變得光滑，斷開狹窄的間斷和消除細(xì)的突出物。通過閉操作同樣使輪廓線更為光滑，消彌狹窄的間斷和長細(xì)的鴻溝，消除小的孔洞，并補(bǔ)充輪廓線中的斷裂。通過反復(fù)開操作和閉操作最終得到的二值圖，如圖2(c)所示。步驟三、提取由多邊形確定纖維束的橫截面信息，通過連續(xù)斷層上相鄰纖維束截面中心點(diǎn)連線確定纖維束路徑，根據(jù)纖維束路徑得到纖維束局部坐標(biāo)信息；其中，纖維束幾何信息包括纖維束路徑、纖維束截面以及纖維束局部坐標(biāo)信息；所述纖維束截面信息為纖維束截面的中心點(diǎn)及圍成截面的點(diǎn)；步驟四、結(jié)合纖維束局部坐標(biāo)信息以及提取連續(xù)斷層上的纖維束截面信息，確定垂直于纖維束路徑的纖維束截面信息(圍成纖維束截面的一些點(diǎn)的信息)；根據(jù)步驟三中纖維束路徑坐標(biāo)值(x,y,z)確定在每個(gè)纖維束截面中心點(diǎn)的沿纖維束路徑的局部坐標(biāo)方向；由于片層掃描獲得的纖維束截面需要旋轉(zhuǎn)才能夠得到垂直于纖維束路徑的截面；結(jié)合纖維束的局部坐標(biāo)，通過坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)得到垂直于纖維束路徑的纖維束截面，如圖3(a)所示，其中截面的旋轉(zhuǎn)角表示為θ；同理可以通過連續(xù)四個(gè)垂直于路徑的纖維束截面邊界處圍成纖維束截面的四個(gè)節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)(a0b0c0)、(a1b1c1)、(a2b2c2)和(a3b3c3)來確定纖維束邊界處的插值函數(shù)，如圖3(b)所示；步驟五、根據(jù)纖維束的幾何信息生成三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型；步驟六、通過以上建模可以把三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束的分布及空間形態(tài)進(jìn)行很好的幾何描述。在利用Voxel網(wǎng)格進(jìn)行離散時(shí)，需要區(qū)分Voxel網(wǎng)格所屬哪個(gè)纖維束或基體，需要通過Voxel網(wǎng)格中心點(diǎn)到纖維束表面的距離及方向來界定，并且確定纖維束內(nèi)部Voxel網(wǎng)格單元方向。因此需要對(duì)纖維束表面進(jìn)行網(wǎng)格離散，該網(wǎng)格離散過程可以通過纖維束路徑及纖維束截面節(jié)點(diǎn)的三次函數(shù)確定離散網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，如圖4所示。同時(shí)編寫纖維束表面單元節(jié)點(diǎn)編號(hào)的順序，使表面單元外法線方向指向纖維束的外側(cè)，如圖4所示。利用Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型進(jìn)行離散，區(qū)分纖維束及基體Voxel網(wǎng)格，并確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向；確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向，同時(shí)得到三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格；步驟七、識(shí)別需要在纖維束與基體邊界處細(xì)化的Voxel網(wǎng)格，對(duì)Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分，從而使邊界處Voxel網(wǎng)格的尺寸變小，生成新的Voxel網(wǎng)格；然后進(jìn)判定新的Voxel網(wǎng)格屬于纖維束或者屬于基體；新的Voxel網(wǎng)格單元方向與未處理時(shí)Voxel網(wǎng)格單元方向一致；重復(fù)步驟六界定新的Voxel網(wǎng)格屬于纖維束還是屬于基體；步驟八、將三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束與基體邊界處的所有Voxel網(wǎng)格重復(fù)步驟六和步驟七，最終把三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀幾何織構(gòu)離散成非均勻的Voxel網(wǎng)格，該模型可以應(yīng)用于有限元計(jì)算分析；通過控制參數(shù)k可以選取距離纖維束表面附近的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，圖6(a)是首次選取需要細(xì)化的網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化得到圖6(b)的形式，然后再次選取需要細(xì)化的網(wǎng)格，如圖6(c)所示，進(jìn)一步對(duì)纖維束邊界附近的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化，如圖6(d)。最終可以得到非均勻的Voxel網(wǎng)格模型，如圖7(a)和7(b)給出了編織復(fù)合復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格的示意圖。從圖中可以看到通過對(duì)纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化可以很好的描述纖維束的幾何構(gòu)型，同時(shí)還使模型的計(jì)算規(guī)模盡量小。本發(fā)明得到非均勻的Voxel網(wǎng)格，在有限元計(jì)算過程中需要特別處理，因?yàn)樵诓煌叽绲腣oxel網(wǎng)格之間存在懸掛節(jié)點(diǎn)，需要對(duì)不同尺寸的Voxel網(wǎng)格的懸掛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束耦合處理，同時(shí)為了保持模型邊界節(jié)點(diǎn)處的應(yīng)變連續(xù)，還需要施加周期性邊界條件，最后該模型可以應(yīng)用于有限元計(jì)算分析。本實(shí)施方式效果：本實(shí)施方式涉及通過Micro-CT片層掃描技術(shù)對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行幾何建模，獲得三維編織復(fù)合材料內(nèi)部復(fù)雜的纖維織構(gòu)，然后對(duì)幾何模型離散化的過程，得到非均勻分布的Voxel網(wǎng)格，最后可以作為三維編織復(fù)合材料性能的有限元分析模型。在本實(shí)施方式中，利用Micro-CT可以對(duì)具有復(fù)雜細(xì)觀結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料進(jìn)行細(xì)觀建模，避免了直接假設(shè)纖維束幾何形狀而帶來的誤差，同時(shí)利用Voxel網(wǎng)格離散，避免了由于細(xì)觀幾何復(fù)雜而不能劃分網(wǎng)格的障礙，通過采用非均勻的Voxel網(wǎng)格可以有效降低網(wǎng)格模型的規(guī)模，減少計(jì)算量。本實(shí)施方式攘括了對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀幾何建模及網(wǎng)格劃分的過程，也是對(duì)三維編織復(fù)合材料性能分析的前處理過程。該發(fā)明提供了一個(gè)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀建模和網(wǎng)格劃分的有效途徑，在接下來的有限元分析中通過對(duì)模型進(jìn)一步特殊處理可以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的性能分析。本實(shí)施方式的目的是為了解決三維編織復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)原位建模以及較難的網(wǎng)格離散等問題，利用Micro-CT斷層掃描技術(shù)構(gòu)建三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀結(jié)構(gòu)，并通過非均勻的Voxel網(wǎng)格離散方法建立具有復(fù)雜細(xì)觀幾何結(jié)構(gòu)的三維編織復(fù)合材料有限元分析模型，從而形成一種基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法。對(duì)三維編織復(fù)合材料通過Micro-CT片層掃描得到不同灰度的片層圖像，要求纖維束處和基體處像素灰度有明顯的差異，但允許纖維束和基體處存在星星點(diǎn)點(diǎn)的差異像素，從而通過圖片處理來區(qū)分纖維束的界面，如圖2所示，對(duì)掃描的片層二值化圖像進(jìn)行處理，識(shí)別片層內(nèi)每根纖維束與基體材料的邊界，確定片層內(nèi)纖維束的截面形狀。對(duì)片層掃描圖片進(jìn)行處理，分析纖維束截面幾何特征，如纖維束界面近似于橢圓形，確定橢圓形長軸和短軸的大概尺寸范圍，并且統(tǒng)計(jì)纖維束和基體的閾值直方圖，確定區(qū)域分割閾值，得到二值圖像。通過膨脹和腐蝕算法對(duì)圖像進(jìn)行去噪處理，去除纖維束內(nèi)部和基體內(nèi)部星星點(diǎn)點(diǎn)的差異像素以及內(nèi)部小的及狹長的獨(dú)立區(qū)域。通過計(jì)算灰色度的導(dǎo)數(shù)數(shù)值對(duì)纖維束的邊界進(jìn)行檢測，由于有些纖維束橫截面連在一起，需要對(duì)連接纖維束區(qū)域進(jìn)行操作，基于局部基體區(qū)域的分布，連接相鄰基體區(qū)域的像素作為纖維束的分割線。結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法使用多邊形模擬纖維束的邊界，提取每掃描片層上纖維束的中心及邊界處的坐標(biāo)，該中心點(diǎn)利用兩邊界像素點(diǎn)距離最大和最小的兩條直線相交處確定，該邊界處點(diǎn)的坐標(biāo)可以通過中心點(diǎn)作為坐標(biāo)原點(diǎn)平均分成在四周平均分成20份，得到對(duì)應(yīng)邊界上的坐標(biāo)。利用多個(gè)四邊形包絡(luò)處纖維束的外表面，并且四邊形的法線指向纖維束的外側(cè)，然后通過Voxel網(wǎng)格重心到四邊形的距離及方向確定Voxel網(wǎng)格在纖維束的外側(cè)還是內(nèi)側(cè)，從而區(qū)分纖維束和基體的Voxel網(wǎng)格，同時(shí)區(qū)域在纖維束內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格的局部坐標(biāo)方向最近的纖維束路徑上坐標(biāo)點(diǎn)的方向一致。通過Voxel網(wǎng)格重心到邊界的距離確定需要進(jìn)一步剖分的Voxel網(wǎng)格，然后對(duì)需要進(jìn)一步剖分的網(wǎng)格進(jìn)行剖分，重復(fù)此步驟可以得到尺寸分均勻分布的Voxel網(wǎng)格，表現(xiàn)為在纖維束邊界處Voxel網(wǎng)格的尺寸較小，在遠(yuǎn)離邊界處的Voxel網(wǎng)格尺寸較大，從而使該模型的網(wǎng)格盡量少，同時(shí)還能很好的步驟纖維束與基體直接的界面。該網(wǎng)格可以進(jìn)一步用于三維編織復(fù)合材料力學(xué)性能的有限元計(jì)算分析。需要指出的是由于采用了不同尺寸的Voxel網(wǎng)格，在兩個(gè)不同尺寸的Voxel網(wǎng)格出現(xiàn)了懸掛節(jié)點(diǎn)，在有限元計(jì)算過程中需要特別處理。本實(shí)施方式直接通過Micro-CT掃描確定三維編織復(fù)合材料內(nèi)部原位的纖維束路徑及纖維束截面形態(tài)的變化，從而該方法更能夠反映真實(shí)的三維編織復(fù)合材料的細(xì)觀結(jié)構(gòu)狀態(tài)，如纖維束的彎曲路徑和纖維束的局部擠壓狀態(tài)等；本實(shí)施方式需要多次調(diào)解圖片處理參數(shù)，通過圖片處理去除一些噪聲信息及由于圖片模糊導(dǎo)致的圖片局部的像素差異，識(shí)別片層內(nèi)每根纖維束與基體材料的邊界，從而確保能夠正確地提取出纖維束的邊界，如圖2所示；本實(shí)施方式需要描述出每根纖維束的路徑、截面信息及局部方向，利用路徑坐標(biāo)三次插值和表面四邊形離散確定纖維束的空間描述，同時(shí)允許纖維束之間有少量的交叉；本實(shí)施方式利用簡單的和魯棒性強(qiáng)的Voxel網(wǎng)格劃分技術(shù)對(duì)纖維束和基體進(jìn)行空間離散，纖維束存在少量交叉的情況也不影響該網(wǎng)格劃分；本實(shí)施方式形成非均勻尺寸分布的Voxel網(wǎng)格不但能夠很好的描述出纖維束的外形，而且與均勻的Voxel網(wǎng)格相比較使網(wǎng)格數(shù)量達(dá)到了最少，例如采用均勻化網(wǎng)格數(shù)量為147456個(gè)，而采用非均勻化網(wǎng)格數(shù)量為108676個(gè)，相比之下非均勻網(wǎng)格數(shù)接近降低了30％，如果采用更小的網(wǎng)格，非均勻網(wǎng)格數(shù)量降低比例還會(huì)更大；利用本實(shí)施方式得到的非均勻Voxel網(wǎng)格進(jìn)行有限元計(jì)算時(shí)，需要對(duì)模型中懸掛節(jié)點(diǎn)進(jìn)行約束等特殊處理。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中所述灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值具體為：g(j,j)=1......f(i,j)≥H0......f(i,j)<H---(1)]]>其中，H為纖維束和基體兩種材料的分界處的閾值；f(·)為像素點(diǎn)(i,j)處灰度片層圖像處理前的灰度值；g(·)為像素點(diǎn)(i,j)處灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值；0表示黑色，1表示白色。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟二中對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行去噪處理后，光滑基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域的邊界，將光滑后的纖維束邊界進(jìn)行幾何矢量化處理，由多邊形確定纖維束的橫截形狀具體為：步驟二一、對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行開操作和閉操作消除片層圖像的二值圖像狹長的間斷和小的孔洞；步驟二二、利用圖片腐蝕和膨脹技術(shù)將基體內(nèi)部和纖維束內(nèi)部進(jìn)行去噪處理，即將基體內(nèi)部和纖維束內(nèi)部星星點(diǎn)點(diǎn)分布的其他像素去除得到去噪后的基體區(qū)域和纖維束區(qū)域(即光滑基體區(qū)域和纖維束區(qū)域)；其中，去噪后的基體和纖維束內(nèi)部為去除冗余的缺陷及孔隙的片層圖像；步驟二三、通過計(jì)算灰色度的導(dǎo)數(shù)數(shù)值對(duì)纖維束的光滑邊界進(jìn)行檢測；對(duì)步驟二二中去噪后的基體區(qū)域和纖維束區(qū)域中的每根纖維束的邊界進(jìn)行檢測，由于纖維束和基體界面處灰色度的一階導(dǎo)數(shù)數(shù)值變化較大，可以設(shè)定一個(gè)閾值K來確定纖維束和基體的分界面，如公式(2)所示：g(i,j)=0......(|▿f|≥K)1......(|▿f|<K)---(2)]]>其中，去噪后的基體區(qū)域和纖維束區(qū)域邊界處的導(dǎo)數(shù)必定大于0，而在白色區(qū)域或者黑色區(qū)域內(nèi)部像素點(diǎn)的為0，這樣K＝0便能是纖維束和基體的邊界；為邊界處像素灰色度的導(dǎo)數(shù)，K為給定的閾值；步驟二四、通過去噪后的相鄰兩基體區(qū)域進(jìn)行的連線，對(duì)步驟二三中相連的光滑后的纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界分割得到每根纖維束的邊界，如圖2(d)所示，并對(duì)每根纖維束邊界進(jìn)行檢測及幾何矢量化處理后，對(duì)每根纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界剖分；結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法利用多邊形確定光滑后的每根纖維束的橫截形狀；三維編織復(fù)合材料內(nèi)部細(xì)觀編織結(jié)構(gòu)復(fù)雜，主要由纖維束和基體組成，纖維束可以由纖維束路徑及纖維束的截面來描述，纖維束的界面形狀在由于內(nèi)部纖維束的相互擠壓會(huì)發(fā)生一些變化，但截面形狀基本上表現(xiàn)為一個(gè)封閉的曲線，曲線形狀接近于一個(gè)橢圓形，也可以通過多邊形來描述。把離散的閉合分界面像素點(diǎn)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為幾何矢量信息，提取纖維束的幾何信息。由于圍成的纖維束截面形狀表現(xiàn)為不規(guī)則形狀，只有少數(shù)分截面是規(guī)則的，但如果多邊形具有足夠多的邊界，那么用其來代替截面的形狀的誤差可以忽略，因此可以用矢量多邊形數(shù)據(jù)來描述圖像中離散的閉合截面形狀。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二四中對(duì)每根纖維束邊界進(jìn)行檢測及幾何矢量化處理后，對(duì)每根纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界剖分；結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法利用多邊形確定光滑后的每根纖維束的橫截形狀的方法如下：(1)、設(shè)定一個(gè)閾值t；連接光滑的纖維束邊界中相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)像素點(diǎn)；這兩個(gè)像素點(diǎn)形成第n條分割線ln，分割線將光滑的纖維束的閉合邊界分成兩個(gè)部分，求出兩部分中任意一部分(區(qū)間)所有像素點(diǎn)到分割線的距離，記錄下像素點(diǎn)到分割線的最大距離及相應(yīng)的像素點(diǎn)；若最大距離小于閾值t，則認(rèn)為第n條分割線ln代表這一部分(區(qū)間)的邊界；(2)、若最大距離大于閾值t，則記錄下到分割線的最大距離的像素點(diǎn)分別與第n-1條分割線ln-1的兩個(gè)端點(diǎn)連線，形成兩條新的分割線；(3)、根據(jù)兩條新的分割線之間的區(qū)間，確定區(qū)間內(nèi)纖維束邊界上的像素點(diǎn)到新的分割線的距離最大的像素點(diǎn)1；如果該最大距離大于閾值t，則連接該像素點(diǎn)1與新分割線兩端點(diǎn)的像素，形成兩條新的分割線，重復(fù)步驟(2)～(3)；直到計(jì)算出每個(gè)區(qū)間內(nèi)像素點(diǎn)到分割線距離均小于閾值t為止，那么此時(shí)形成的閉合的分割線便是代表分界面圖像的多邊形；(4)、采用縮減坐標(biāo)法去除過多的多邊形節(jié)點(diǎn)，最后剩下的坐標(biāo)點(diǎn)組成多邊形，由多邊形確定每根纖維束區(qū)域的橫截形狀。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟三中提取由多邊形確定纖維束的橫截面信息，通過連續(xù)斷層上相鄰纖維束截面中心點(diǎn)連線確定纖維束路徑，根據(jù)纖維束路徑得到纖維束局部坐標(biāo)信息具體為：在圖片中找到一個(gè)封閉的曲線，因?yàn)槔w維束截面面積比基體的圍成的面積大很多，所以通過所圍像素的多少判斷該封閉曲線是纖維束還是基體，對(duì)纖維束截面進(jìn)行排序，針對(duì)每一個(gè)纖維束截面尋找中心點(diǎn)及圍成截面的點(diǎn)；尋找纖維束截面中水平坐標(biāo)和垂直坐標(biāo)的最小值及最大值，分別對(duì)水平坐標(biāo)和垂直坐標(biāo)的最小值和最大值連線，兩線相交點(diǎn)定義為纖維束截面的中心；在纖維束截面中心建立與整體水平坐標(biāo)和垂直坐標(biāo)相平行的局部坐標(biāo)，然后繞中心點(diǎn)旋轉(zhuǎn)分成20等份，從纖維束中心輻射出去的20條直線與纖維束界面封閉曲線相交得到20個(gè)點(diǎn)，于是用該20個(gè)點(diǎn)圍成的多邊形來描述纖維束截面形狀；通過對(duì)多個(gè)斷層掃描圖片進(jìn)行處理，把每根纖維束的截面中心連接起來即成為一根連續(xù)的纖維束，即得到纖維束的路徑；纖維束路徑由三次函數(shù)進(jìn)行插值，該三次函數(shù)為：x=a0+a1t+a2t2+a3t3y=b0+b1t+b2t2+b3t3z=c0+c1t+c2t2+c3t30≤t≤1---(3)]]>其中，(a0b0c0)、(a1b1c1)、(a2b2c2)和(a3b3c3)分別為每根纖維束上連續(xù)的四個(gè)截面中心的三維坐標(biāo)值，(x,y,z)為(a0b0c0)和(a3b3c3)之間的纖維束路徑上的坐標(biāo)值；t為等參變量；確定纖維束路徑上t0(t0為0≤t≤1中的點(diǎn))點(diǎn)(x0,y0,z0)局部坐標(biāo)信息時(shí)，首先確定在t0點(diǎn)沿纖維束路徑的局部坐標(biāo)矢量然后選取向量(0,1,0)作為局部坐標(biāo)矢量(如果(0,1,0)與矢量方向重合，則選取向量(0,0,1)作為局部坐標(biāo)矢量)，再通過坐標(biāo)矢量和確定局部坐標(biāo)適量最后通過坐標(biāo)矢量和確定局部坐標(biāo)適量則在纖維束路徑上t0(0≤t0≤1)點(diǎn)處的局部坐標(biāo)系由矢量和確定；其中，其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至四之一相同。具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：步驟六中利用Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型進(jìn)行離散，區(qū)分纖維束及基體Voxel網(wǎng)格，并確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向；確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向，同時(shí)得到三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格；步驟六一、基于步驟三生成的纖維束幾何信息，利用四邊形單元離散纖維束表面，通過表面四邊形單元包裹出每一根纖維束，得到每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格，保證離散每一根纖維束表面外的每一個(gè)四邊形單元法線方向指向該纖維束外側(cè)；其中，每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格方向?yàn)樗倪呅螁卧谟邢拊锒加蟹较?，四邊形網(wǎng)格的方向由四個(gè)節(jié)點(diǎn)的順序決定，采用右手定則確定的方向步驟六二、采用Voxel三維體像素網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行離散，對(duì)纖維束和基體界面處的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行識(shí)別，得到區(qū)分屬于纖維束和基體內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格；步驟六三、基于步驟六一生成的每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格，確定區(qū)分屬于纖維束和基體內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形網(wǎng)格中心的距離，界定Voxel網(wǎng)格所處的位置，如圖5(a)和(b)所示；其中，L表示為Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形單元的距離，L的正負(fù)與Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形單元距離的指向有關(guān)，如果從Voxel網(wǎng)格中心指向纖維束表面四邊形單元的方向與四邊形網(wǎng)格的法向方向一致，則該Voxel網(wǎng)格屬于該纖維束(L為正)，如果與四邊形網(wǎng)格的法向方向相反則該Voxel網(wǎng)格不屬于該纖維束；把所有的Voxel網(wǎng)格與每根纖維束界定后，不屬于該纖維束的Voxel網(wǎng)格就是屬于基體(L為負(fù))；步驟六四、搜尋纖維束Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面距離最小的纖維束表面四邊形網(wǎng)格，其中，纖維束Voxel網(wǎng)格單元方向與纖維束表面四邊形網(wǎng)格的方向一致。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：步驟七中識(shí)別需要在纖維束與基體邊界處細(xì)化的Voxel網(wǎng)格，對(duì)Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分，從而使邊界處Voxel網(wǎng)格的尺寸變小，生成新的Voxel網(wǎng)格具體過程為：識(shí)別三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束與基體邊界處的Voxel網(wǎng)格，對(duì)纖維束和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格進(jìn)一步細(xì)化，如果纖維束和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格的|L|滿足：|L|≤k(Lx2+Ly2+Lz2),]]>其中，|L|為Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形單元距離的絕對(duì)值；則將Voxel網(wǎng)格進(jìn)一步細(xì)化，將該Voxel網(wǎng)格在Voxel網(wǎng)格的X、Y和Z軸三個(gè)方向上進(jìn)行二等分處理，即Voxel單元分成八個(gè)新的Voxel單元；新的Voxel網(wǎng)格體積是未處理時(shí)Voxel網(wǎng)格體積的八分之一；其中，Lx、Ly和Lz分別為Voxel網(wǎng)格的在X、Y和Z軸三個(gè)方向的尺寸，k為調(diào)解進(jìn)一步細(xì)化Voxel網(wǎng)格區(qū)域的參數(shù)。其它步驟及參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。當(dāng)前第1頁1 2 3