An efficient finite element mesh generation methodology based on μCT images of multi-layer woven composites

复合材料 有限元法 图层(电子) 材料科学 机织物 结构工程 工程类
作者
Xuanxin Tian,Heng Zhang,Zhaoliang Qu,Shigang Ai
出处
期刊:Composites Part A-applied Science and Manufacturing [Elsevier]
卷期号:: 108255-108255 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.compositesa.2024.108255
摘要

High-fidelity models are essential for accurate finite element (FE) simulations of composite material behavior. This paper proposes an efficient meshing methodology based on micro-Computed Tomography (μCT) images. U-Net convolutional neural network was used for image segmentation. Connected yarns were then separated using an improved procedure based on watershed algorithm and geometric transformations. The proposed Constrained Delaunay-Advancing Front Technique (CD-AFT) surface reconstruction algorithm extracts point cloud of yarns from segmented images and outputs high-quality and smooth orientable manifold watertight triangulated surface. Intersecting meshes of yarns are separated through node position detection and Laplacian moving. Experimental results show that proposed methodology is capable of accomplishing mesh generation for different mesh sizes. Compared with commercial software, it has obvious advantages in mesh quality and size control. Since the proposed method operates independently of commercial software and manual operation, it facilitates the automated generation of numerous high-fidelity models from μCT images for FE simulations.

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