基于结构网格的陶瓷基复合材料细观建模与力学计算方法

一1.基于结构网格的陶瓷基复合材料细观建模与力学计算方法,其特征在于,包括如下步骤：步骤一：计算建模所需几何参数；所述步骤一具体如下：1)给定独立的几何参数,包括经纱走向波长LC、经纱走向幅值AC和经纱截面宽WC；2)计算出建模所需的所有几何参数：假设纱线截面由两条形状相同的正弦曲线组成,其形状由正弦曲线波长λc＝LC和幅值Ac＝AC,以及短轴间距Lc＝AC决定；几何参数还包括单胞长L1＝LC,单胞宽L2＝2·WC,单胞高H＝2·AC；步骤二：根据几何参数生成单胞,并划分结构网格；步骤三：区分单胞中的像素单元材料；所述步骤三中,采用线性规划的方法区分经纱及纬纱区域,具体如下：1)二维纱线截面中的区域划分通过比较各像素单元中心坐标与边界曲线之间的关系,判断该像素单元是否位于闭合区域内；对于经纱截面而言,二维经纱截面中的区域划分为  其中(y,z)为像素单元中心坐标,f1(y)为上边界曲线函数,f2(y)为下边界曲线函数,S(y,z)为坐标的状态函数,S(y,z)＝1表示给定坐标在闭合区域内,属于经纱区域,S(y,z)＝0表示给定坐标在闭合区域之外,不属于经纱区域；当截面中心坐标为(y＝0,z＝0)时f1(y)＝Lc/2f2(y)＝-Lc/2对于纬纱截面而言,二维纬纱截面中的区域划分为  其中(x,z)为像素单元中心坐标,f1(x)为上边界曲线函数,f2(x)为下边界曲线函数,S(x,z)为坐标的状态函数,S(x,z)＝1表示给定坐标在闭合区域内,属于纬纱区域,S(x,z)＝0表示给定坐标在闭合区域之外,不属于纬纱区域；当截面中心坐标为(x＝0,z＝0)时f1(x)＝Ac·cos((2π/λc)·x)-(Ac-Lc/2)f2(x)＝Ac·cos((2π/λc)·x+π)+(Ac-Lc/2)2)考虑纱线走向的纱线高度修正对于经纱走向而言,当x坐标发生变化时,即沿经纱走向位置发生变化时,经纱截面位置以正弦曲线的形式上下波动,则  其中,(x,y,z)为考虑经纱走向的像素单元中心坐标,f3(x)为考虑经纱走向的正弦曲线,函数S(x,y,z)为坐标的状态函数；f3(x)＝AC·(sin((2π/LC)·x+π/2)-1)对于纬纱走向而言,当x坐标发生变化时,即沿纬纱走向位置发生变化时,纬纱截面位置上下保持不变,则  其中,(x,y,z)为考虑经纱走向的像素单元中心坐标,f3(y)为考虑经纱走向的正弦曲线函数；f3(y)＝0步骤四：设置像素单元材料属性；步骤五：对单胞施加周期性边界条件并计算柔度矩阵；步骤六：根据柔度矩阵计算材料的弹性参数。