一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法技术

本发明专利技术公开了一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法，属于颗粒增强复合材料结构分析领域。基于UG/OPEN API二次开发，在三维代表性体积元（Representative Volume Element，RVE）中生成多面体颗粒增强相和非理想界面相，包括：通过在随机点之间构造剪切平面，对立方体进行切割，生成随机多面体；然后判断该多面体是否发生几何干涉，若干涉则选取干涉平面切割多面体，保留非干涉部分，否则保留该多面体；接着，对多面体进行几何抽壳，生成界面相，将界面相与RVE进行布尔求差并保留界面相；重复此过程，直至增强相和界面相的总体积比达到指定值。本发明专利技术设计思路简单，易于编程实现，几何模型考虑了微观组织界面相，可直接导入有限元软件，便于后续有限元分析。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法
本专利技术涉及颗粒增强复合材料结构分析领域，具体地说是一种在RVE基体中建立互不干涉的随机增强体颗粒和非理想界面相的一种几何建模方法，利用UG/OPENAPI二次开发构建颗粒增强复合材料微观结构几何模型。
技术介绍
颗粒增强复合材料是一种以金属或非金属为基体，陶瓷、金属或碳素材料等作为增强相复合制备而成的复合材料。颗粒增强复合材料综合了基体和增强体的性能，以金属为基的复合材料具有高强度、高弹性模量、耐磨损和导电导热性能好等特点，广泛应用于航空航天、电子、汽车及建筑等行业，而且具有无法替代的优势。由于金属基复合材料的广泛应用，以及计算机技术的发展，以有限元为代表的数值模拟方法逐步成为研究复合材料的有力工具。有限元模拟的方法是对材料宏观力学性能和材料微观结构、组织成份之间定量关系进行分析，模拟出建立复合材料模型的宏观力学性能。该分析方法通常先建立代表复合材料细观结构的体积单元，通过模拟该单元在一定载荷和边界条件下的力学行为，分析材料组织结构对宏观性能的作用。由于平面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：/n1）根据指定的复合材料细观结构代表性体积元（RVE）的边长L

【技术特征摘要】
1.一种考虑非理想界面的颗粒增强复合材料微观结构的几何建模方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
1）根据指定的复合材料细观结构代表性体积元（RVE）的边长LR，生成复合材料基体的RVE立方体Q，并计算其体积VR=LR*LR*LR；
2）在基体的RVE立方体Q内随机生成种子点i，坐标值为（xi，yi，zi），判断种子点i是否位于已生成的随机多面体（P1，P2，…，Pi-1）内部，若在内部则重新生成种子点i，若种子点i位于所有已生成随机多面体外部，执行下述步骤，随机生成边长Li，以种子点i为中心，边长为Li，生成种子立方体Ci；
3）在种子立方体Ci中，随机生成n个散乱点，然后在该种子立方体Ci内利用种子点i，分别与n个散乱点之间分别构造两点间的中心对称面，作为该种子点的切割平面R，利用切割平面R对该种子立方体Ci进行几何切割，得到随机多面体Pi；
4）依次判断随机多面体Pi与已生成随机多面体（P1，P2，…，Pi-1）是否发生干涉，若发生干涉，则在该已生成多面体上选取与随机多面体Pi发生干涉的，并与种子点i距离最近的面作为切割平面M，对随机多面体Pi进行几何切割，并保留非干涉部分；若不发生干涉，则直接保留随机多面体Pi；
5）通过UG/OPENAPI编程得到每个随机多面体Pi体积Vi，计算体积比w=（V1+V2+……+Vi）/VR，根据事先指定的体积比标准w0，判断体积比w是否超过w0，若w<wo,则重新执行步骤2）3）4）生成一个新的随机多面体，并重新...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑兴帅，孙腾飞，周吉星，尚晨阳，明平美，秦歌，闫亮，张新民，牛屾，李欣潮，张振，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41