【技术实现步骤摘要】
一种变厚度曲面编织陶瓷基复合材料三维重建方法
[0001]本专利技术属于细观结构识别与重建领域，具体涉及三维编织陶瓷基复合材料细观结构识别与重建方法。
技术介绍
[0002]陶瓷基复合材料具有密度低、耐高温、耐腐蚀、比强度高等优点，是先进航空发动机及燃气轮机的理想候选材料之一，尤其是涡轮叶片、尾喷管调节片等热端高温部件，这些部件普遍采用曲面结构，这也使得材料内部的纤维并不是严格意义上的某一种编织结构，而是由多种结构混合编织而成。相对于规则的板材形状，曲面编织CMC具有更加复杂的细观结构。如果使用现有的编织CMC细观结构识别方法直接应用曲面编织CMC，由于结构上的明显变化，会造成多种类型的误分类像素，从而需要大量的手工操作来修正这些错误。此外，由于制备过程中，工艺的固有缺点会使得材料内部存在诸多随机缺陷，比如孔隙、纤维不对齐等大量分布于材料内部，使得理想化的三维有限元模型不能很好的代表材料细观结构，进一步导致力学性能分析结果的精度低。
[0003]因此，有必要针对曲面编织CMC的细观结构识别及模型重建方法展开研究。
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变厚度曲面编织陶瓷基复合材料三维重建方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：采用XCT对曲面编织CMC进行扫描，获得了X张包含材料内部细观结构的灰度图像Original_Image，取图像中多个不同区域的孔隙像素，确定孔隙像素的最大值Hole_Thresh，并寻找Original_Image小于Hole_Thresh的像素位置，记录其位置索引，区分曲面编织复合材料Original_Image的纤维束，得图像ST_Image；步骤2：导出Original_Image和ST_Image的俯视图Top_View和Top_ST，根据Top_ST 的RGB图像中经纱纤维束和纬纱纤维束R、G及B值的特点对两者进行区分，Top_View和Top_ST数量相同，均为Num_Top张；步骤3：锐化Top_View图像并计算每张Top_View图像边缘，移除散碎边缘，获得曲面编织CMC的完整横截面边缘并统计边缘包围的像素数量，结合单个像素的面积从而计算横截面的面积Area，使用函数拟合截面边缘，并将边缘函数向内缩小，直至不易区分的外层纤维束处于边缘函数外，并将边缘外的纤维束像素区域剔除，得图像Delete_Top_View；步骤4：确定每张Original_Image图像中最厚处的纤维束数量Max_Num以及两侧最少的纤维束数量Min_Num；并确定每张切片中纤维束的总列数Total_Col；步骤5：裁剪Delete_Top_View图像中设定列数的纤维束区域，并进行形态学腐蚀；使得每列纤维束中的每束纤维束不存在重合边缘，计算每束纤维束的重心并分别按照空间关系从上到下、从左到右依次给每束纤维束编号；每列纤维束的数量不得小于最小数量Min_Num，不得大于最大数量Max_Num；步骤6：使用斜椭圆方程代表每束纤维束的横截面，锐化每束纤维束的截面图像并计算每束纤维束的截面边缘，计算边缘上相聚最远的两个点并连线得Line_1，计算Line_1的长度Long_Axis，在边缘上任意取两点连线求垂直Line_1且距离最大值时的线段并记录其长度Minor_Axis；连接图像左上角顶点与椭圆重心得Line_2，计算Line_2与图像水平轴线的角度，并计算Line_1与Line_2之间的角度，两者相减即可获得椭圆倾斜的角度Angle，椭圆的长轴Long_Axis与短轴Minor_Axis；步骤7：以第一张图像的中轴线为界将图像分为左侧和右侧，且中轴线上对应第Middle_Col列，计算第Y张图像中左侧边缘与图像左上角顶点和左侧每列纤维束中第一根纤维束的中心连线之间的夹角，计算第Y+Num_Top 张纤维束的横截面图像中右侧边缘与图像右上角顶点和每列纤维束中第一根纤维束的中心连线之间的夹角，角度合计共Total_Col
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1个；由于曲面结构会使得中轴线对应的纤维发生某一固定方向的连续偏转，因此同时记录图像垂直中心线与上边缘中心和Middle_Col列第一根纤维束重心的连线之间的夹角；步骤8：根据纤维束的横截面图像数量Num_T...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾蕴发，张盛，宋迎东，高希光，刘晨阳，王宇轩，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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