(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111269443.7 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 北京理工大 学 地址 100081 北京市海淀区中关村南大街5 号 (72)发明人 梁军　刘增飞　葛敬冉　李梦姌　 刘凯　 (74)专利代理 机构 北京格允知识产权代理有限 公司 11609 代理人 张沫 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种机织复合材料细观纱线结构的数字化 建模方法 (57)摘要 本发明涉及机织复合材料细观纱线结构的 数字化建模方法。 该方法包括： 构建初始理想松 散织物单胞模 型； 利用有限元软件对初始理想松 散织物单胞模 型进行升降温和压实处理， 得到压 实织物模型； 识别压实织物模型， 得到每根虚拟 纱线中每段虚拟纱线两端截面的节 点信息； 基于 每段虚拟纱线两端截面的节点信息， 确定每根虚 拟纱线的路径信息； 基于每段虚拟纱线两端截面 的节点信息， 确定每根虚拟纱线每个截面的截面 外轮廓信息； 基于每根虚拟纱线的路径信息和每 根虚拟纱线每个截面的截面外轮廓信息， 得到 TexGen软件的输入文件， 以利用TexGen软件 生成 机织复合材料细观纱线结构的精细化模型。 本方 案能够提供精细化的细观几何模型。 权利要求书2页 说明书7页 附图3页 CN 113987882 A 2022.01.28 CN 113987882 A 1.一种机织复合材 料细观纱线结构的数字化建模方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一、 构建初始理想松散织物单胞模型； 其中， 所述初始 理想松散织物单胞模型包括 若干根虚拟纱线， 所述虚拟纱线包括虚拟经纱和虚拟纬纱， 每根所述虚拟纱线被分割为多 段； 步骤二、 利用有限元软件对所述初始理想松散织物单胞模型进行升降温和压实处理， 得到压实织物模型； 步骤三、 识别所述压实织物模型， 得到每根虚拟纱线中每段所述虚拟纱线两端截面的 节点信息； 步骤四、 基于每段 所述虚拟纱线两端截面的节点信息， 确定每根虚拟纱线的路径信息； 步骤五、 基于每段所述虚拟纱线两端截面的节点信息， 确定每根所述虚拟纱线每个截 面的截面外轮廓信息； 步骤六、 基于每根虚拟纱线的路径信 息和每根所述虚拟纱线每个截面的截面外轮廓信 息， 得到TexGen软件的输入文件， 以利用TexGen软件生成机织复合材料细观纱线结构的精 细化模型。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤一， 包括： 在有限元软件中， 输入机织复合材料的初始化参数； 其中， 所述初始化参数包括虚拟纱 线密度、 每根虚拟纱线分割的段数、 虚拟纱线包括虚拟纤维丝束的数量、 真实纱线包括真实 纤维丝束的数量和真实纱线中纤维丝束的半径； 基于所述初始化 参数， 构建初始理想松散织物单 胞模型。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤二， 包括： 基于所述初始 理想松散织物单胞模型中虚拟经纱和 虚拟纬纱的变形模式， 确定所述虚 拟经纱和所述虚拟纬纱的升降温方式； 基于确定出的升降温方式， 对所述虚拟经纱和所述虚拟纬纱进行升降温处理， 得到类 编织后的织物模型； 将所述类编织后的织物模型压缩至预设厚度， 得到 压实织物模型。 4.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤三， 包括： 识别所述压实织物模型， 基于所述初始化参数包括的虚拟纱线分割的段数， 得到每根 虚拟纱线中每段 所述虚拟纱线两端截面的节点信息 。 5.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤四， 包括： 基于所述虚拟纱线每 个截面的节点信息， 确定当前截面的主节点； 将确定出的所有 主节点利用 周期性样条曲线连接； 将所述样条曲线在每 个主节点处的切线方向作为该主节点的路径信息 。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述虚拟纱线每个截面的节点信 息， 确定当前截面的主节点， 包括： 将所述虚拟纱线每 个截面的所有节点的形心作为当前截面的主节点。 7.根据权利要求2所述的方法， 其特 征在于， 所述 步骤五， 包括： 将所述虚拟纱线每个截面的所有节点映射到当前截面所在的局部坐标系上， 得到所述 虚拟纱线每 个截面的所有节点的一维单 元节点； 基于虚拟纱线包括虚拟纤维丝束的数量、 真实纱线包括真实纤维丝束的数量和真实纱权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 113987882 A 2线中纤维丝束的半径， 确定虚拟纱线中纤维丝束的半径； 以所述一维单元节点为圆心， 所述虚拟纱线中纤维丝束的半径为半径， 在所述一维单 元节点的周围增 加预设数量的节点； 利用Alpha ‑shapes算法提取当前截面的截面轮廓点， 并对所述截面轮廓点按照预设顺 序进行编号， 得到当前截面的截面外轮廓信息 。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 113987882 A 3