[发明专利]三维编织复合材料六面体有限元模型自动生成方法

权利要求书

1.一种三维编织复合材料六面体有限元模型自动生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：计算纤维束中心编织过程的空间轨迹，得到每条纤维束中心的位置坐标；

S101、读取预制件的三维尺寸，纤维束截面尺寸和编织角，以相应变量存储；

S102、根据预制件的长度尺寸计算得到编织步数；

S103、根据预制件的宽度和厚度以及纤维束截面尺寸，计算出编织机上载纱器的数量和排布，即得到主体纱的行数和列数以及载纱器初始排布矩阵；根据纤维束截面尺寸和编织角，计算得到相邻载纱器之间的间距以及花节高度；

S104、赋予所有编号载纱器的初始位置，然后根据四步法编织纤维束的运动规律从第一步开始循环，直到编织步数满足要求后跳出循环，此过程中，时时记录所有编号载纱器每步运动后新位置坐标值；

S105、整合所有纤维束中心点空间每步运动轨迹的数据，此时得到纤维束中心点空间运动轨迹的坐标是未打紧的；

S106、对纤维束空间中心点运动轨迹的坐标进行打紧处理，并分别以预定的文件格式输出打紧后的每条纤维束中心的位置坐标；

步骤二：读取纤维束中心点空间轨迹的位置坐标，即读取打紧后的每条纤维束的位置坐标，进行几何创建、方向分组和六面体网格划分；

S201、读取一根纤维束中心点空间轨迹数据，存储成一个数组；

S202、根据轨迹数据，顺序每两个轨迹数据点计算纤维束每步方向向量组，并归一化；

S203、根据计算出来的每步单位方向向量，计算纤维束转折点的平分方向向量组；

S204、根据空间轨迹数据数组，依次建立临时节点Node集合；

S205、根据Node坐标判断其位置，Node位于内部区域设定纤维束截面半径为R₁，Node位于表面区域设定纤维束截面半径为R₂，Node位于角部区域设定纤维束截面半径为R₃；

S205、根据Node在数组的位置选择空间的方向向量，首尾Node选择归一化的单位方向向量，其他Node选择平分方向向量；

S206、依次根据Node坐标值、方向向量和纤维束截面半径建立圆面集合；

S207、根据圆面集合，依次每两个圆面建立圆柱体，圆柱体穿越三个不同区域时，截面半径发生变化；

S208、依次判断圆柱体的中心方向向量，把中心方向向量相同的圆柱体移动同一个组里；

S209、遍历所有的圆柱体，根据设定的网格大小和形式划分六面体单元；

S210：重复以上S201至S209，循环所有纤维束中心点空间轨迹数据，直至完成。

2.如权利要求1所述的三维编织复合材料六面体有限元模型自动生成方法，其特征在于，预制件的尺寸、载纱器的数量和排布，以及纤维束横截面半径满足以下关系式：

W_x为预制体沿X方向的宽度；W_y为预制体沿Y方向的宽度；n为载纱器排列的列数；m为载纱器排列的行数；b为纤维束横截面半径。