【技术实现步骤摘要】
基于损伤映射有限元网格的分层量化方法
本专利技术涉及的是一种材料力学领域的技术，具体是一种基于损伤映射有限元网格的复合材料钻孔分层量化方法。
技术介绍
碳纤维增强复合材料(CFRP)是一种由碳纤维与环氧树脂基体共热固化而成的先进复合材料，在与其他材料进行机械连接时，需要在CFRP上钻螺栓或铆钉孔，钻孔过程中产生的分层会对结构的剩余强度造成影响。为量化分层损伤的情况，首先需要借助外部设备采集分层形貌，再对得到的图像进行分析以量化分层程度。在此过程中，分层因子与等效分层半径的概念被提出与发展，以方便后续力学建模。但现有的等效分层半径在应用过程中大多只能反映分层的总体程度，无法体现分层的区域分布以及分层梯度。超声探伤是一种广泛用于复合材料分层信息采集的方法，它是一种提取垂直于声束指定截面的回波信息而形成二维图像的技术。对复合材料而言，回波的声压与分层程度正相关，声压信息经过转化便得到能够以颜色值反映损伤程度的超声扫描图像。现有利用超声图像的方法大多是对其进行阈值化处理之后，计算出损伤区域面积或轮廓，损失损伤程度的信息。
【技术保护点】
1.一种基于损伤映射有限元网格的分层量化方法，其特征在于，对钻孔分层区域进行超声扫描后得到的图像进行亮度值分块统计，建立与分块的拓扑结构完全一致的初始有限元网格并进行材质属性替换，再通过对有限元网格进行平滑处理，得到优化的有限元模型并导出为.INP的文本文件。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于损伤映射有限元网格的分层量化方法，其特征在于，对钻孔分层区域进行超声扫描后得到的图像进行亮度值分块统计，建立与分块的拓扑结构完全一致的初始有限元网格并进行材质属性替换，再通过对有限元网格进行平滑处理，得到优化的有限元模型并导出为.INP的文本文件。
2.根据权利要求1所述的基于损伤映射的有限元网格生成方法，其特征是，所述的亮度值分块统计是指：根据图像中每个像素点的亮度值，按预设有限元网格单元数划分成同等数量的图像块并统计每个图像块内像素亮度的平均值，设置平均值中的最大和最小分别分别对应孔洞区域和完好区域，其他图像块则对应为由于分层引起的不同损伤程度的区域。
3.根据权利要求1所述的基于损伤映射的有限元网格生成方法，其特征是，所述的材质属性替换是指：将对应孔洞区域的图像块网格赋予完好区域的材料属性；将对应损伤区域的图像块赋予衰退的材料属性。
4.根据权利要求1所述的基于损伤映射的有限元网格生成方法，其特征是，所述的平滑处理是指：通过平滑算法移动孔洞区域周边的网格节点使得边界变光滑，即：对于每一个孔洞区域的边界点，找出包含其本身在内的周围所有输出节点，对所有节点的横坐标与纵坐标分别平均后获得节点中心，将边界点移动至其与节点中心的连线的中点并更新为新的边界点，当遍历完所有边界点后则得到较平滑的边界。
5.根据权利要求1～4中任一所述的基于损伤映射的有限元网格生成方法，其特征是，具体包括以下步骤：
第一步：读取带孔碳纤维复合材料的超声C扫描且含有p×q个像素点的图像的RGB值；然后将RGB值存储在p×q×3的矩阵中；接着求出第三维度的平均值并转化为整型量；最后将该平均值存储在p×q的二维数组D中，D中的每一个元素为对应位置像素点的亮度；
第二步：按照所需有限元网格的精度将图像离散成m×n块，每一块定义编号i,i＝1,2,…,m×n，计算每一图块内所有像素点亮度的平均值，转化为整型量之后，存储在m×n的二维数组L中，L中的每一个元素为所对应的第i个图块的亮度值，也反映该图块所对应复合材料的分层程度；
第三步：对L中相同数值的元素，即相同亮度值的图块进行聚类：先建立包含L中所有不同元素的N维向量K，N为L中不同元素的个数；再建立N维元胞数组C，将L(i)数值相同的图块编号i存储在...
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