应用经纬互规法建立3D机织复合材料的几何模型.pdf

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1、复舍材料学报第29卷第3期6月2012年啪∞∞5眈Vo1．29No．3June2012文章编号：1000—3851(2012)03—0208-06应用经纬互规法建立3D机织复合材料的几何模型杨连贺¨，陈利。，王善利(1．天津工业大学计算机学院，天津300387；2．天津工业大学天津市和教育部共建先进纺织复合材料重点实验室，天津300160)摘要：采用改进的经纱脉络法表征三维机织复合材料结构，并将单胞分解为亚胞晶阵，提出屈曲形态码概念，并利用编码中蕴含的信息以分段样条曲线拟合纱线中心线；采用经纬纱互相规仿的方法，以分段样条曲线拟合纱线截面轮廓线，进而

2、以解析法建立了预制件的几何模型；将所建模型与电镜照片进行对比，获得了较好的一致性。研究结果表明：可用分段样条曲线描述预制件中纱线的形态；精度相同时，互规法建模效率远高于迭代法。关键词：三维机织复合材料；亚胞；样条曲线；互规；纱态；形态码中图分类号：TB330．1文献标志码：AGeometricmodeling0f3DwovencompositewithwarpandfillmutualimitationYANGLianhe一，CHENLi。，WANGShanli(1．SchoolofComputer，TianjinPolytechnicUniver

3、sity，Tianjin300387，China；2．TianjinandMinistryofEducationKeyLaboratoryofAdvancedTextileCompositeMaterials，TianjinPolytechnicUniversity，Tianjin300160，China)Abstract：TheimprovedwarpskeletonmethodwasusedtOdescribe3Dwovencompositesarchitecture，andunitcellwasdecomposedintosubcells／g

4、rids．Theconceptofcrimppatterncodewasputforward，andtheyarncenterlinecouldbefittedbasedontheinformationcontainedinthecodes．With。’mutualimitationmethod”oftows，cross—sectioncontourlinewasfittedbysectionedsplinecurves．Mergingcenterlinesandcontourlinescouldderiveyarnscurvedsurfaces，

5、whichwereusedtOcreategeometricmodelofapreform．Theobtainedcross—sectionshapemakesquitegoodagreementwithSEMphotoes．TheresultsshowthatthesectionedsplinecurvescanheusedtOdescribetheyarnpattern，andtheefficiencyofmutualimitationmethodissignificantlyhigherthanthatofiterationoneundert

6、hesameprecision．Keywords：3Dwovencomposites；subcell；splinecurve；mutualimitation；yarnstatus；patterncode机织复合材料因织物结构的多样性、纱线形态与亚胞的关系，借助自动生成的经纬纱屈曲形态的复杂性，其力学性能的模拟至今仍未很好地得到码，采用经纬互规的方法，以分段样条曲线拟合了解决。有限元分析已被业界认为是行之有效的力学纱线中心线和截面轮廓线，以解析法实现了预制件分析方法，它建立在几何模型的基础之上，而且建的建模。与文献[2]提出的迭代法建模相比，在达模阶

7、段产生的误差将在后续阶段被放大，由此可见到同样建模效果的前提下，大大降低了计算量。建立几何模型的重要性。几何建模的关键问题在于纱线中心线与截面的1三维机织物拓扑结构的表征形变。前人的研究中往往以恒定截面代替原本变化文献[2]比较系统地介绍了经纱脉络表征法，的截面进行建模，这是导致力学性能预测误差的直本文作者在此基础上加以改进，即以正、负数分别接原因_1。表示经纱位于纬纱的上方与下方，避免了原表征方本文作者在文献[2]提出的经纱脉络法和亚胞法在描述经纱穿越内层纬纱时的不唯一性。概念的基础上，改进了结构表征方法，阐述了单胞例如，图1所示的4层角连锁结构

8、，可用如下收到初稿日期：201卜05-18；收到修改稿日期：2011—10—18；网络出版时间：2012—01—0615：