单向纤维增强复合材料中纤维随机分布生成方法技术
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械工程
，具体涉及单向纤维增强复合材料中纤维随机分布生成方法。
技术介绍
纤维增强复合材料(FRP)在飞机、车辆、舰船等装备上得到大规模应用。然而，FRP的力学性能受生产工艺的影响会呈现较大的分散性。通过用扫描电子显微镜观察FRP的横截面，发现纤维在复合材料横截面上的分布是无序的随机状态，如图1所示为纤维在基体上的分布。纤维在复合材料横截面上的随机分布会引起其在横截面上局部纤维体积比的变化，而复合材料的力学性能与其纤维体积比有着重要的关联，因而纤维的随机分布很可能是引起复合材料力学性能分散性较大的一个重要原因。采用传统的蒙特卡洛抽样方法进行随机抽样时，往往会出现采样点在某一区域集聚的情况，对于模拟生成随机分布的纤维而言，容易出现纤维重叠，从而造成计算效率低下。为了解决这一问题，本专利技术在生成随机分布纤维的过程中采用了拉丁超立方抽样方法。拉丁超立方抽样方法(LHS)最早由McKay等人提出，引入了“分层”的概念，它使采样值在整个样本空间随机分布的同时，也可以保证不产生集聚，即对于整个采样空间有很好的覆盖率。以对随机变量x进行N次采样为例，LHS方法的步骤为：(1)将变量x的累积分布划分为N个等概率区间；(2)对第i个区间按照公式(1)进行抽样，即：Probi＝(1/N)ru+(i-1)/N(1)其中，ru为在0到1上均匀分布的随机数，i＝1,2,…,N；(3)将Probi进行逆函数变换，得到x的一个抽样值，xi，即：xi＝F-1(Probi)(2)其中，F-1为x的概率密度函数的逆函数。如果对相互独立的随机向量组进行拉丁超立方采样，...
【技术保护点】
一种单向纤维增强复合材料中纤维随机分布生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)生成第一根纤维：在纤维增强复合材料横截面上选取一个矩形区域，所述矩形区域的中心与纤维增强复合材料横截面的中心重合，在矩形区域内随机选择一个点(x0,y0)，以(x0,y0)为圆心，纤维直径为dμm，确定第一根纤维；(S2)生成第一根纤维的邻近纤维：定义两个随机向量l和θ，其中l表示第一根纤维和其邻近纤维圆心之间的距离，θ为第一根纤维的圆心与邻近纤维的圆心连线的角度，l和θ服从均匀分布，lmin+d≤l≤lmax+d，0≤θ≤2π，lmin为第一根纤维与其邻近纤维之间所允许的最短距离，lmax为第一根纤维与其邻近纤维之间所允许的最大距离；采用拉丁超立方抽样(LHS)方法，对随机向量组{l,θ}抽取N组数据，得到{(li,θi)}，i＝1,2,…,N，由此得到N个纤维的圆心坐标点{(xi,yi)}，i＝1,2,…,N，其中xi＝li*cosθi，yi＝li*sinθi；根据所述圆心坐标点{(xi,yi)}，i＝1,2,…,N，依次将N根纤维布置在第一根纤维周围，若某根纤维和已布置纤维产生重叠或者其圆心在矩形区...
【技术特征摘要】
1.一种单向纤维增强复合材料中纤维随机分布生成方法，其特征在于，包括以下步骤：(S1)生成第一根纤维：在纤维增强复合材料横截面上选取一个矩形区域，所述矩形区域的中心与纤维增强复合材料横截面的中心重合，在矩形区域内随机选择一个点(x0,y0)，以(x0,y0)为圆心，纤维直径为dμm，确定第一根纤维；(S2)生成第一根纤维的邻近纤维：定义两...
【专利技术属性】
技术研发人员：章力，张书锋，蒋远翔，陈循，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43
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