【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基体改性c/c复合材料微观结构表征及几何模型构建方法领域，涉及一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法。
技术介绍
1、基体改性c/c复合材料主要是利用前驱体浸渍裂解法、化学气相渗透、反应熔渗等方式将陶瓷相引入c/c基体当中，通过引入的氧化抑制剂或抗烧蚀组元提高c/c复合材料的抗氧化烧蚀性能。由于引入的陶瓷相与c/c基体之间热膨胀系数存在差异，在烧蚀过程中会由于高温产生局部热应力导致试样开裂甚至失效，因此有研究学者利用不同方法构建基体改性c/c复合材料的仿真模型，并进行热应力模拟分析，从而选择最优的材料制备方案。
2、文献1“jiao x y,tan q,he q c,qing m c,wang y q,yin x m,cyclic ablationbehavior of mullite-modified c/c-hfc-sic composites under an oxyacetyleneflame at about 2400℃,journal of the european ceramic society,43(2023)4309-4321”中使用abaqus2021软件构建了莫来石改性c/c-hfc-sic复合材料的三维有限元模型，以分析烧蚀过程中的传热行为。该方法在模型构建过程中利用圆球表示莫来石结构，用圆柱表示碳纤维结构，并分别赋值，这种重构模型较为粗糙，难以反映复合材料内部不同组元的实际形貌及分布情况。
3、文献2“yan n n,fu q g,tong m d
4、文献3“zhang x,he q c,qing m c,feng j,liu z p,wang y q,yin x m,ablation behavior of la2o3 modified c/c-zrc composites fabricated by precursorinfiltration and pyrolysis,ceramics international,49(2023)14335-14345”中假设复合材料的性能与每种单一材料线性相关，使用ansys19.0软件，通过有限元模拟对复合材料烧蚀后的表面温度和残余热应力分布进行了研究。但复合材料表现出的性质与单一材料并非是简单的线性相关关系，而是与单一材料在复合材料内部的分布情况息息相关。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，以解决现有技术难以真实构建出基体改性c/c复合材料的仿真模型、难以在仿真过程中反映出复合材料内部不同组元分布情况的问题。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
3、一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，包括以下步骤：
4、步骤1，通过xct设备扫描c/c复合材料，获得多张切片数据；所述c/c复合材料包括c/c基体和陶瓷相；
5、步骤2，基于切片数据，通过重构软件对切片数据进行重构，重构过程基于灰度值确定并提取三类组元；所述三类组元为陶瓷相、c/c基体和孔洞；
6、步骤3，在重构软件中生成面网格，获得三类组元的stl格式文件；
7、步骤4，将不同组元的stl格式文件在实体化软件中进行网格划分，获得划分有网格的实体；
8、步骤5，对实体的不同组元分别赋予同一个参数的对应数据，完成仿真模型的重构。
9、本专利技术的进一步改进在于：
10、优选的，步骤1前，c/c复合材料通过无水乙醇超声清洗后干燥处理。
11、优选的，步骤1中，扫描过程的分辨率为微米级或纳米级。
12、优选的，步骤2中，所述重构软件为avizo。
13、优选的，步骤2中，灰度最大的区域为陶瓷相，灰度最小的区域为孔洞，其余灰度的区域为c/c基体。
14、优选的，步骤3中，三类组元的stl格式文件在应用到步骤4前，通过geomagic wrap或meshlab简化。
15、优选的，步骤5中，所述参数包括比热容、热膨胀系数、热导率、弹性模量、泊松比或密度。
16、优选的，步骤5中，还包括对指定部位切割后进行局部网格加密。
17、优选的，步骤5后，对仿真模型施加流程或热场，进行仿真模拟计算。
18、优选的，步骤1中，切片数据量为1000-1500张。
19、与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
20、本专利技术公开了一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法；通过x射线计算机断层扫描技术(xct)对基体改性c/c复合材料进行扫描获得切片数据，将不同组元独立提取后的重构模型通过一系列格式转化导入ansys等模拟软件，并进行实体化及网格划分，通过对不同组元的实体进行分别赋值，进行仿真模拟，充分还原材料的自身特征，能够更大程度地保证模拟结果的真实性。重构模型过程中，由于复合材料内部陶瓷相和c/c基体的密度差异较大，在切片中展示出的灰度差异很大，可以清晰地识别不同组元，利用xct对基体改性c/c复合材料进行不同组元的独立提取及重构，将复合材料内部的实际情况转化为仿真模型，能够提高模型的可信性。
21、进一步的，赋值的参数包括比热容、热膨胀系数、热导率、弹性模量、泊松比、密度等参数，即完成仿真模型的构建，后续可通过施加流场、热场等条件进行所需的仿真模拟计算。
22、进一步的，本专利技术通过ansys等模拟软件构建模型实体，充分反映复合材料内部微观结构及物相分布，还原基体改性c/c复合材料的自身特征，更大程度地保证模拟结果的真实性，有效反映材料内部陶瓷相尺寸及分布对复合材料热应力的影响，进而为基体改性c/c复合材料的成分设计提供指导。
23、进一步的，通过不同分辨率的xct扫描可以构建出相对微观尺度下的、能够反映材料微观结构特征的实体模型，进而完成微观尺度的模拟计算。
24、进一步的，通过对stl格式文件的简化可以在保证模型完整的条件下尽量减少模拟过程的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤1前，C/C复合材料通过无水乙醇超声清洗后干燥处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤1中，扫描过程的分辨率为微米级或纳米级。
4.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤2中，所述重构软件为Avizo。
5.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤2中，灰度最大的区域为陶瓷相，灰度最小的区域为孔洞，其余灰度的区域为C/C基体。
6.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤3中，三类组元的stl格式文件在应用到步骤4前，通过Geomagic Wrap或MeshLab简化。
7.根据权利要求1所述的一种
8.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤5中，还包括对指定部位切割后进行局部网格加密。
9.根据权利要求1所述的一种基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤5后，对仿真模型施加流程或热场，进行仿真模拟计算。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于XCT技术的基体改性C/C复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤1中，切片数据量为1000-1500张。
...【技术特征摘要】
1.一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤1前，c/c复合材料通过无水乙醇超声清洗后干燥处理。
3.根据权利要求1所述的一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤1中，扫描过程的分辨率为微米级或纳米级。
4.根据权利要求1所述的一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤2中，所述重构软件为avizo。
5.根据权利要求1所述的一种基于xct技术的基体改性c/c复合材料重构及仿真方法，其特征在于，步骤2中，灰度最大的区域为陶瓷相，灰度最小的区域为孔洞，其余灰度的区域为c/c基体。
6.根据权利要求1所述的一种基于xct技术的基体改性c...
【专利技术属性】
技术研发人员：张雨雷，赵俊浩，付艳芹，李涛，张建，李靖彤，李佳宸，李雪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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