(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 202111552070.4 (22)申请日 2021.12.17 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 210016 江苏省南京市秦淮区御道街 29号 (72)发明人 龚毅兰　崔海涛　张宏建　徐颖　 温卫东　 (74)专利代理 机构 南京灿烂知识产权代理有限 公司 323 56 代理人 吴亚 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06T 17/00(2006.01) (54)发明名称 一种2.5维编织复合材料细观结构纤维束的 建模方法 (57)摘要 本发明公开了一种2.5维编织复合材料细观 结构纤维束的建模方法， 其包括以下步骤， 1)确 定2.5编织复合材料纱线的交织方式、 编织复合 材料内部纤维轨迹以及截面形状， 构建几何模 型， 并将几何模型导入二维绘图软件， 绘制二维 草图； 2)将二维草图导入三维软件中， 以厚度方 向为Z轴建立草图绘制纬纱轨迹曲线， 并作为扫 掠引导线； 3)对扫掠引 导线做曲线修剪处理， 得 到长度分别为经纱、 衬经纱截面长度， 且与二维 草绘的投影图中各层经纱相对应的打断曲线。 可 以更加真实 “复现”纬纱实际的波动轨迹走向， 同 时考虑了衬经纱、 经纱与水平方向的夹角， 进一 步提高后续仿真分析的刚度、 强度、 疲劳寿命的 结果。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 114239276 A 2022.03.25 CN 114239276 A 1.一种2.5维编织复合材 料细观结构纤维束的建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)确定2.5编织复合材料纱线的交织方式、 编织复合材料内部纤维轨迹以及截面形状， 构建几何模型， 并将几何模型导入二维绘图软件， 绘制二维草图； 2)将二维草图导入三维软件中， 以厚度 方向为Z轴建立草图绘制纬纱轨迹曲线， 并作为 扫掠引导线； 3)对扫掠引导线做曲线修剪处理， 得到长度分别为经纱、 衬经纱截面长度， 且与二维草 绘的投影图中各层经纱相对应的打断曲线； 4)以打断曲线为引导线， 相对应二维草绘的投影图中的经纱为对象， 进行扫略处理， 得 到各层经纱； 5)以厚度方向任意截面做草图， 绘制衬经纱 “跑道”截面， 沿二维草图边界矩形长方向 为引导线做扫掠处 理， 得到各层衬经纱。 2.根据权利要求1所述的一种2.5维编织复合材料细观结构纤维束的建模方法， 其特征 在于： 所述步骤1)确定2.5编织复合材料纱线的交织方式、 编织复合材料内部纤维轨迹以及 截面形状， 绘制二维草图， 具体为， 通过复合材料标准编织工艺三维图确定2.5编织复合材料纱线的交织方式， 其在经纱 方向上， 经纱每经过四层纬纱循环一次， 在纬纱方向上， 纬纱每经过四层经纱和四层衬经纱 循环一次， 在厚度方向上一共四层纬纱,衬经纱均匀分布在相邻经纱之间； 根据X‑CT扫描技术确定纱线轨迹以及截面形状， 经纱轨迹采用分段函数表示， 截面形 状为“矩形”； 纬纱轨迹采用正弦函数表征， 截面形状为 “双凸透镜 ”形； 衬经纱轨迹采用平 直 直线段表征， 截面形状为 “跑道”形， 其中纬纱截面形状曲线函数公式如式(1 ‑1)所示， f(x)＝ax2+bx+c，   (1‑1) 式中， a、 b、 c均为未知参数， 通过确定纬纱截面曲线上三 点坐标即可求得a、 b、 c， 经纱轨迹曲线函数如式(1 ‑2)所示， 式中， k和d为未知参数， 通过在经纱轨迹曲线上选取两个坐标点即可得到， W1w纬纱的横 截面宽度， Lx为经纱 一个周期的长度， 构建几何模型， 并将几何模型导入二维绘图软件， 在二维绘图软件中， 以任意纬纱中心 为坐标原点， 以经纱方向为X轴， 垂直于经纱方向为Y轴建立 直角坐标系， 绘制二维草图。 3.根据权利要求2所述的一种2.5维编织复合材料细观结构纤维束的建模方法， 其特征 在于： 所述步骤2)将二 维草图导入三 维软件中， 以厚度方向为Z轴建立草图绘制纬纱轨迹曲 线， 并作为扫掠引导线， 具体为， 将二维草图导入三维软件中， 以材料厚度方向为Z轴建立草图绘制纬纱轨迹曲线， 并作 为扫掠引导线， 纬纱轨 迹扫掠引导线函数公式如下式(1 ‑3)所示， 式中， a1和 为未知参数， 通过在纬纱轨 迹曲线上选取坐标点即可确定 。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114239276 A 24.根据权利要求3所述的一种2.5维编织复合材料细观结构纤维束的建模方法， 其特征 在于： 所述 步骤3)中修剪处 理获得的打断曲线共有九段。 5.根据权利要求4所述的一种2.5维编织复合材料细观结构纤维束的建模方法， 其特征 在于： 所述步骤4)以打断曲线为引导线， 相对应二 维草绘的投影图中的经纱为对象， 进 行扫 略处理， 得到各层经纱， 具体为， 选中二维草绘中第一层经纱轨迹， 沿着第一段打断曲线作 为引导线做扫掠处理， 获得第一层经纱， 依此类推， 分别得到第二层经纱、 第三层经纱、 第四 层经纱。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114239276 A 3