浙江理工大学;现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室)曹虓琪获国家专利权
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龙图腾网获悉浙江理工大学;现代纺织技术创新中心(鉴湖实验室)申请的专利一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119939959B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510429193.0,技术领域涉及:G06F30/20;该发明授权一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法是由曹虓琪;郑克洪;詹昌鹏;赵书翰;陆文判;陈浩;杨志;乔立正;胥金光;王涛;张雨声;陆晨杰设计研发完成,并于2025-04-08向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法在说明书摘要公布了:本发明涉及一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法,其利用四步法三维编织工艺的运动学解析,生成三维编织预制体轨迹模型,并在轨迹参数化建模基础上,实施纱线截面几何重构;然后,通过椭球几何参数随机化生成多尺度孔隙基元,采用欧拉角随机旋转变换后随机投放以增强孔隙形态学的空间异质性特征;随后,利用模型动态压实算法,实现纱线和孔隙在压实过程中致密化行为的物理精确模拟;最后,利用三维裂隙随机生成算性性法,精确模拟三维编织复合材料在压实过程中纱线内部的裂隙特征,便可得到三维编织参数化随机模型。本发明精准复现了三维编织复合材料试样内部纱线的拓扑结构、初始孔隙分布及初始损伤特征。
本发明授权一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法在权利要求书中公布了:1.一种三维编织复合材料的可控参数化模型生成方法,其特征在于:包括如下步骤: 1),基于四步法三维编织工艺的运动学解析,构建三维编织预制体几何模型,并在轨迹参数化建模基础上,实施纱线截面几何重构,将优化后截面沿轨迹路径进行空间映射,确保截面中心与轨迹节点严格重合并且纱线间不发生几何干涉,最终得到松散纱线随机模型; 2),在松散纱线随机模型基础上,通过椭球几何参数随机化生成多尺度孔隙基元,然后采用欧拉角随机旋转变换和随机投放以增强孔隙形态学的空间异质性特征,将优化后的孔隙模型嵌入松散纱线随机模型的拓扑结构之间,得到含孔隙松散纱线随机模型; 3),采用基于Taichi框架的物理引擎,构建纱线动态压实算法,将含孔隙松散纱线随机模型输入算法后,实现纱线和孔隙在压实过程中致密化行为的物理精确模拟,获得含孔隙紧实纱线随机模型; 所述纱线动态压实算法具体为: 3-1,在提取纱线截面几何轮廓的基础上,将其边缘离散化为质点-弹簧系统;该系统中,每个质点均被赋予实体碰撞属性,以精确模拟纱线间的非穿透接触行为;同时,相邻质点之间通过线性弹簧相互连接,以表征纱线材料的弹性恢复特性; 3-2,当相邻纱线的离散化轮廓因收缩运动而相互接近时,系统将触发质点级碰撞检测与响应机制; 3-3,系统预设全局收缩比阈值作为压实过程的终止条件;当纱线间的最小间距达到该阈值时,系统自动终止收缩迭代过程;随后,将压实后的质点-弹簧系统重新映射为连续几何轮廓,从而生成含孔隙紧实纱线随机模型; 4),利用三维裂隙随机生成算法,在含孔隙紧实纱线随机模型的纱线拓扑结构内部生成三维随机裂隙,模拟三维编织复合材料在压实过程中纱线内部的裂隙特征,最终得到三维编织参数化随机模型。
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