技術(shù)特征：

1.基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于，該方法具體是按照以下步驟進(jìn)行的：

步驟一、基于Micro-CT片層掃描三維編織復(fù)合材料內(nèi)部編織結(jié)構(gòu)，識(shí)別掃描不同灰度的片層圖像，通過(guò)灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值，統(tǒng)計(jì)纖維束和基體的閾值直方圖，確定區(qū)域分割閾值，根據(jù)區(qū)域分割閾值得到灰度片層圖像的二值圖像；其中，灰度片層圖像的二值圖像包括基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域；

步驟二、對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行去噪處理后，光滑基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域的邊界，將光滑后的纖維束邊界進(jìn)行幾何矢量化處理，由多邊形確定纖維束的橫截形狀；

步驟三、提取由多邊形確定纖維束的橫截面信息，通過(guò)連續(xù)斷層上相鄰纖維束截面中心點(diǎn)連線確定纖維束路徑，根據(jù)纖維束路徑得到纖維束局部坐標(biāo)信息；其中，纖維束幾何信息包括纖維束路徑、纖維束截面以及纖維束局部坐標(biāo)信息；

步驟四、結(jié)合纖維束局部坐標(biāo)信息以及提取連續(xù)斷層上的纖維束截面信息，確定垂直于纖維束路徑的纖維束截面信息；根據(jù)步驟三中纖維束路徑坐標(biāo)值(x,y,z)確定在每個(gè)纖維束截面中心點(diǎn)的沿纖維束路徑的局部坐標(biāo)方向；

步驟五、根據(jù)纖維束的幾何信息生成三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型；

步驟六、利用Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型進(jìn)行離散，確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向，同時(shí)得到三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格；

步驟七、識(shí)別需要在纖維束與基體邊界處細(xì)化的Voxel網(wǎng)格，對(duì)Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分，生成新的Voxel網(wǎng)格；新的Voxel網(wǎng)格單元方向與未處理時(shí)Voxel網(wǎng)格單元方向一致；重復(fù)步驟六界定新的Voxel網(wǎng)格屬于纖維束還是屬于基體；

步驟八、將三維編織復(fù)合材料內(nèi)部纖維束與基體邊界處的所有Voxel網(wǎng)格重復(fù)步驟六和步驟七，最終把三維編織復(fù)合材料復(fù)雜的細(xì)觀幾何織構(gòu)離散成非均勻的Voxel網(wǎng)格。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟一中所述灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值具體為

$g(i,j)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{1......}f(i,j)\≥H\\ \mathrm{0......}f(i,j)\<H\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中，H為纖維束和基體兩種材料的分界處的閾值；f(·)為像素點(diǎn)(i,j)處灰度片層圖像處理前的灰度值；g(·)為像素點(diǎn)(i,j)處灰度片層圖像中不同的纖維束與基體材料灰度值；0表示黑色，1表示白色。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟二中對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行去噪處理后，光滑基體區(qū)域和纖維束內(nèi)部區(qū)域的邊界，將光滑后的纖維束邊界進(jìn)行幾何矢量化處理，由多邊形確定纖維束的橫截形狀具體為：

步驟二一、對(duì)片層圖像的二值圖像進(jìn)行開(kāi)操作和閉操作；

步驟二二、利用圖片腐蝕和膨脹技術(shù)將基體內(nèi)部和纖維束內(nèi)部進(jìn)行去噪處理，得到去噪后的基體區(qū)域和纖維束區(qū)域；其中，去噪后的基體和纖維束內(nèi)部為去除冗余的缺陷及孔隙的片層圖像；

步驟二三、通過(guò)計(jì)算灰色度的導(dǎo)數(shù)數(shù)值對(duì)纖維束的光滑邊界進(jìn)行檢測(cè)；

$g(i,j)=\left\{\begin{array}{c}\mathrm{0......}\left(\right|\▿f|\≥K)\\ \mathrm{1......}\left(\right|\▿f|\<K)\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中，去噪后的基體區(qū)域和纖維束區(qū)域邊界處的導(dǎo)數(shù)必定大于0，而在白色區(qū)域或者黑色區(qū)域內(nèi)部像素點(diǎn)的為0，這樣K＝0便能是纖維束和基體的邊界；為邊界處像素灰色度的導(dǎo)數(shù)，K為給定的閾值；

步驟二四、通過(guò)去噪后的相鄰兩基體區(qū)域進(jìn)行的連線，對(duì)步驟二三中相連的光滑后的纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界分割得到每根纖維束的邊界，并對(duì)每根纖維束邊界進(jìn)行檢測(cè)及幾何矢量化處理后，對(duì)每根纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界剖分；結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法利用多邊形確定光滑后的每根纖維束的橫截形狀。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟二四中對(duì)每根纖維束邊界進(jìn)行檢測(cè)及幾何矢量化處理后，對(duì)每根纖維束區(qū)域進(jìn)行邊界剖分；結(jié)合距離法和縮減坐標(biāo)法利用多邊形確定光滑后的每根纖維束的橫截形狀的方法如下：

(1)、設(shè)定一個(gè)閾值t；連接光滑的纖維束邊界中相距最遠(yuǎn)的兩個(gè)像素點(diǎn)；這兩個(gè)像素點(diǎn)形成第n條分割線l_n，分割線將光滑的纖維束的閉合邊界分成兩個(gè)部分，求出兩部分中任意一部分所有像素點(diǎn)到分割線的距離，記錄下像素點(diǎn)到分割線的最大距離及相應(yīng)的像素點(diǎn)；若最大距離小于閾值t，則認(rèn)為第n條分割線l_n代表這一部分的邊界；

(2)、若最大距離大于閾值t，則記錄下到分割線的最大距離的像素點(diǎn)分別與第n-1條分割線l_n-1的兩個(gè)端點(diǎn)連線，形成兩條新的分割線；

(3)、根據(jù)兩條新的分割線之間的區(qū)間，確定區(qū)間內(nèi)纖維束邊界上的像素點(diǎn)到新的分割線的距離最大的像素點(diǎn)1；如果該最大距離大于閾值t，則連接該像素點(diǎn)1與新分割線兩端點(diǎn)的像素，形成兩條新的分割線，重復(fù)步驟(2)～(3)；直到計(jì)算出每個(gè)區(qū)間內(nèi)像素點(diǎn)到分割線距離均小于閾值t為止，那么此時(shí)形成的閉合的分割線便是代表分界面圖像的多邊形；

(4)、采用縮減坐標(biāo)法去除過(guò)多的多邊形節(jié)點(diǎn)，最后剩下的坐標(biāo)點(diǎn)組成多邊形，由多邊形確定每根纖維束區(qū)域的橫截形狀。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟三中提取由多邊形確定纖維束的橫截面信息，通過(guò)連續(xù)斷層上相鄰纖維束截面中心點(diǎn)連線確定纖維束路徑，根據(jù)纖維束路徑得到纖維束局部坐標(biāo)信息具體為：

把每根纖維束的截面中心連接起來(lái)即成為一根連續(xù)的纖維束，即得到纖維束的路徑；纖維束路徑由三次函數(shù)進(jìn)行插值，該三次函數(shù)為：

$\left\{\begin{array}{c}x=a_0+a_{1}t+a_2{t}^2+a_3{t}^3\\ y=b_0+b_{1}t+b_2{t}^2+b_3{t}^3\\ z=c_0+c_{1}t+c_2{t}^2+c_3{t}^3\end{array}\right.,0\≤t\≤1---\left(3\right)$

其中，(a₀b₀c₀)、(a₁b₁c₁)、(a₂b₂c₂)和(a₃b₃c₃)分別為每根纖維束上連續(xù)的四個(gè)截面中心的三維坐標(biāo)值，(x,y,z)為(a₀b₀c₀)和(a₃b₃c₃)之間的纖維束路徑上的坐標(biāo)值；t為等參變量。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟六中利用Voxel網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料細(xì)觀織構(gòu)的幾何模型進(jìn)行離散，確定纖維束Voxel網(wǎng)格局部纖維束路徑方向，同時(shí)得到三維編織復(fù)合材料內(nèi)部每根纖維束邊界處的Voxel網(wǎng)格和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格；

步驟六一、基于步驟三生成的纖維束幾何信息，利用四邊形單元離散纖維束表面，通過(guò)表面四邊形單元包裹出每一根纖維束，得到每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格；其中，每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格方向采用右手定則確定；

步驟六二、采用Voxel三維體像素網(wǎng)格對(duì)三維編織復(fù)合材料進(jìn)行離散，對(duì)纖維束和基體界面處的Voxel網(wǎng)格進(jìn)行識(shí)別，得到區(qū)分屬于纖維束和基體內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格；

步驟六三、基于步驟六一生成的每根纖維束表面四邊形網(wǎng)格，確定區(qū)分屬于纖維束和基體內(nèi)部的Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形網(wǎng)格中心的距離，界定Voxel網(wǎng)格所處的位置；

其中，L表示為Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形單元的距離；

步驟六四、搜尋纖維束Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面距離最小的纖維束表面四邊形網(wǎng)格，其中，纖維束Voxel網(wǎng)格單元方向與纖維束表面四邊形網(wǎng)格的方向一致。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于Micro-CT三維編織復(fù)合材料非均勻Voxel網(wǎng)格離散方法，其特征在于：步驟七中識(shí)別需要在纖維束與基體邊界處細(xì)化的Voxel網(wǎng)格，對(duì)Voxel網(wǎng)格進(jìn)行剖分，生成新的Voxel網(wǎng)格具體過(guò)程為：

如果纖維束和基體邊界處的Voxel網(wǎng)格的|L|滿足：

$\left|L\right|\≤k\sqrt{({L_x}^2+{L_y}^2+{L_z}^2)}$

則將Voxel網(wǎng)格進(jìn)一步細(xì)化，將該Voxel網(wǎng)格在Voxel網(wǎng)格的X、Y和Z軸三個(gè)方向上進(jìn)行二等分處理，即Voxel單元分成八個(gè)新的Voxel單元；其中，|L|為Voxel網(wǎng)格中心到纖維束表面四邊形單元距離的絕對(duì)值；L_x、L_y和L_z分別為Voxel網(wǎng)格的在X、Y和Z軸三個(gè)方向的尺寸，k為調(diào)解進(jìn)一步細(xì)化Voxel網(wǎng)格區(qū)域的參數(shù)。