[发明专利]单向长纤维增强复合材料的横向微观结构生成方法

权利要求书

1.一种单向长纤维复合材料的横向微观结构生成方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）在需生成RVE模型的目标区域内，确定RVE模型的初始参数，将规则分布的纤维位置作为初始纤维位置；

（2）结合相邻的行或列之间交叉算法，在保证纤维在边界处的周期性条件下，通过随机摄动方法，生成具有周期重复的纤维随机分布的RVE；

（3）基于获得的随机纤维位置坐标，确定微孔隙的初始位置，并随机确定孔隙的尺寸和形状；

（4）通过对孔隙的位置进行随机摄动，最终建立考虑纤维和微孔隙随机分布的复合材料横向微观模型；

步骤（2）包括以下步骤：

（21）行或列之间交叉算法是指，对相邻行或列之间的纤维在x或y方向上有相对整体的移动，移动增量为或，首先针对相邻的行和列进行整体的相对移动；

（22）在保证纤维不发生重叠的情况下，首先确定一根纤维在平面内x和y方向上可移动范围；

（23）在边界上对应纤维之间横向或纵向间距相同的条件下，即对RVE窗口进行复制并形成九宫格排列的窗口后，内部的所有纤维均是完整的且相邻两个小RVE窗口之间边界处的纤维是互补的，随机选择位置移动变化量，重新确定纤维的位置；

（24）对RVE窗口内所有的纤维依次进行步骤（22）和步骤（23）；

（25）重复步骤（21）至（24），直至最大循环数；

（26）输出每个纤维的位置信息；

步骤（4）针对尺寸非零的孔隙，在其初始位置周围的区域内进行位置的随机摄动，从而确定随机分布孔隙的位置信息，将具有随机尺寸特征的孔隙位置信息和纤维随机分布的位置信息结合，即可以建立纤维和孔隙均随机分布单胞模型。

2.根据权利要求1所述的单向长纤维复合材料的横向微观结构生成方法，其特征在于：步骤（1）所述初始参数包括RVE窗口边长s、纤维体积含量V_f、纤维半径r、纤维个数n和孔隙的体积含量V_v。

3.根据权利要求1所述的单向长纤维复合材料的横向微观结构生成方法，其特征在于：步骤（3）通过使用生成的纤维随机分布代表性体积单元的纤维位置，在保证四根纤维圆心组成的四边形内部不包含其他纤维的条件下，确定所有满足条件的四根纤维几何中心位置，将其作为微孔隙的初始位置；复合材料内部微孔隙的形状简化为圆形或椭圆形，因此在保证孔隙体积含量的情况下，随机选取孔隙的形状及其对应孔隙形状和尺寸。