基于VTK的三維編織復(fù)合材料可視化研究.pdf

1、本文在三維編織技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合Python、Tkinter和VTK等技術(shù)，開發(fā)了三維編織計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)分析和可視化系統(tǒng)，并提出矩形組合截面四步法二次三維編織算法和四步法變截面方型編織算法。
　　 該系統(tǒng)可支持四步法方型、四步法圓型、二步法方型、二步法圓型和八步法方型截面的三維編織工藝，同時(shí)還支持四步法和二步法矩形組合截面的三維編織、四步法三維變截面編織工藝等。在上述編織工藝中，系統(tǒng)均提供了參數(shù)化編織的功能。在四步法和二步法方形

2、編織中，該系統(tǒng)還提供了對(duì)三維編織預(yù)制件的橫截面進(jìn)行圖形化界面設(shè)計(jì)的支持，便于用戶對(duì)矩形組合截面進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究。
　　 該系統(tǒng)根據(jù)三維編織對(duì)應(yīng)的編織算法，利用計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)生編織預(yù)制件的數(shù)據(jù)場文件。該數(shù)據(jù)場文件提供保存三維編織預(yù)制件空間模型的功能，為三維編織運(yùn)動(dòng)軌跡分析和空間模型可視化的重現(xiàn)等功能奠定了基礎(chǔ)。同時(shí)，該系統(tǒng)還支持如下功能：
　　 1.該系統(tǒng)提供了運(yùn)動(dòng)過程模擬和運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析功能。系統(tǒng)通過讀取預(yù)制件數(shù)據(jù)場文件，可以

3、對(duì)紗線間隔指定步數(shù)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行計(jì)算機(jī)模擬，并分析紗線的運(yùn)動(dòng)軌跡和運(yùn)動(dòng)路徑。
　　 2.該系統(tǒng)根據(jù)三維編織預(yù)制件數(shù)據(jù)場文件，可產(chǎn)生用于控制自動(dòng)編織機(jī)操作的數(shù)據(jù)文件。
　　 3.該系統(tǒng)提供對(duì)三維編織預(yù)制件的編織紗空間控制點(diǎn)進(jìn)行多種樣條插值處理的功能。該功能使可視化模型更接近編織紗線經(jīng)過打緊和擠壓后的狀態(tài)。
　　 4.在對(duì)編織預(yù)制件模型提出基本假設(shè)后，該系統(tǒng)可展現(xiàn)三維編織的可視化模型。用戶可對(duì)該模型進(jìn)行交互式操作（任

4、意平移、旋轉(zhuǎn)、縮放和切割等），尤其對(duì)模型的X、Y、Z軸向可進(jìn)行精密的雙向切割。同時(shí)提供了獲取模型中指定點(diǎn)位置信息的功能，并具有測(cè)量模型上指定兩點(diǎn)距離的功能。
　　 5.該系統(tǒng)還提供了單胞分析功能。系統(tǒng)依據(jù)數(shù)據(jù)場文件，通過單元體分類分析，以不同的顏色對(duì)可視化模型中的不同紗線進(jìn)行著色，并產(chǎn)生供用戶進(jìn)行交互式操作的、直觀的可視化模型，極大地方便了用戶對(duì)三維編織細(xì)觀結(jié)構(gòu)的分析。
　　 本文針對(duì)矩形組合截面三維編織提出了四步法二次