[发明专利]一种2.5D编织复合材料单胞模型的建模方法

权利要求书

1.一种2.5D编织复合材料单胞模型的建模方法，其特征在于，具体按照如下步骤进行：

步骤1：首先确定经向增强的2.5D浅交弯联编织复合材料结构的交织方式，交织纱线包括经向纱、纬向纱和经向增强纱；对设计好的结构进行编织，处理后形成一整块矩形2.5D编织复合材料；

步骤2：将所述复合材料划分为若干重复排列的单胞实体模型，扫描六面体单胞模型得到其截面形状；根据六面体单胞模型的截面纱线形状来确定经向纱截面、纬向纱截面以及经向增强纱截面形状为八边形；

步骤3：按照经向增强浅交弯联纱线轨迹画出经向纱、纬向纱和经向增强纱的纱线轨迹，计算经向纱、纬向纱和经向增强纱的八边形截面尺寸，以计算得到的八边形尺寸为纱线截面形状进行扫描命令得到经向纱、纬向纱和经向增强纱的纱线实体模型；

步骤4：通过计算得到单胞模型的长宽高，以计算得到的单胞长宽高为据在纱线实体模型上截出单胞纱线实体模型；建立与单胞长宽高相等的六面体，通过与单胞纱线实体模型进行布尔运算差集得到基体实体模型，纱线实体模型和基体实体模型相互组合得到整体单胞模型；

所述步骤3和4中的单胞模型的长宽高的具体计算为：

根据单胞纱线交织间的几何关系可得如下公式(1-4)、(1-5)以及(1-6)：

其中：L_z为复合材料的实际厚度，由实际测量得到；N_h为材料厚度方向上纬纱根数，θ为编织角，S_i为经向纱截面积，S_j为纬向纱截面积，ρ为纤维束体积密度，T为纤维束线密度，ε为因子，W_a、W_b、W_c为纱线截面参数，L_a为单胞的长，L_b为单胞的宽。

2.根据权利要求1所述的一种2.5D编织复合材料单胞模型的建模方法，其特征在于，步骤1中，所述处理具体为：对编织好的经向增强的2.5D浅交弯联编织复合材料预制件以加热、压缩的形式，经过加热融化、冷却加固这个过程。

3.根据权利要求1所述的一种2.5D编织复合材料单胞模型的建模方法，其特征在于，步骤2中，所述单胞模型为一个六面体单胞实体模型，由经向纱实体、纬向纱实体、经向增强纱实体和基体单胞模型贴合在一起组成。

4.根据权利要求1所述的一种2.5D编织复合材料单胞模型的建模方法，其特征在于，步骤3中，为了使模型简化，控制经向纱和纬向纱的纱线截面尺寸相同。