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龙图腾网获悉浙江水专工程顾问有限公司申请的专利一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法和系统获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119558126B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-09-23发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411616074.8，技术领域涉及：G06F30/23；该发明授权一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法和系统是由王世贤;金远征;郑国强;夏莉;王致强;薛威;徐以林;郑波;徐海东;邱李杏;徐晨晨设计研发完成，并于2024-11-13向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法和系统在说明书摘要公布了：本发明公开了一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法和系统，属于有限元分析技术领域。包括：采集初始状态的复合材料XCT图像及预处理；对二维细观结构参数进行统计分析；基于Pix2PixHD风格迁移网络生成虚拟XCT图像；基于Swin‑Tranformer网络实现真实XCT图像精准分割各组分区域；基于像素与结点之间的映射关系完成分割图像轮廓特征提取及平滑；构建空间坐标系并对每张分割图像的所有纱线中心点离散求导；基于CGAL库中的多材料移动立方体算法进行网格划分及插入全局内聚力单元；完成材料属性与局部材料方向分配；自定义合适边界条件，基于有限元方法进行数值模拟仿真。

本发明授权一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法和系统在权利要求书中公布了：1.一种针对涉水工程复合材料XCT数字图像的三维有限元模型生成及数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤： S1：采集初始状态玄武岩纤维复合材料的真实XCT图像并进行手工分割； S2：对手工分割图像进行参数化统计分析，量化材料内部纱线的细观结构参数并进行二维参数化随机建模，获得参数化随机建模图像； S3：基于对抗学习风格迁移网络Pix2PixHD对所述参数化随机建模图像进行学习，生成虚拟XCT图像； S4：基于Swin-Tranformer网络和虚拟XCT图像，实现真实XCT图像精准分割各组分区域； S5：基于分割完成的真实XCT图像，提取轮廓细观特征并局部轮廓进行平滑，构建纱线与孔隙特征数据库； S6：基于所述纱线与孔隙特征数据库，对每张已完成分割的真实XCT图像的每根纱线提取轮廓特征，计算纱线轮廓中心的坐标值，建立空间坐标系，基于所述空间坐标系，对每张分割图像的每根纱线轮廓中心进行离散求导，构建特征数据库； S7：基于所述特征数据库，重建三维体素模型，基于CGAL库中的多材料移动立方体算法进行网格划分及插入内聚力单元，模拟纱线受载分离与分层现象； S8：基于划分的网格，对各组分区域特征进行材料属性定义，分配局部材料方向； S9：设置边界条件，数值模拟计算； 所述S7中，基于所述特征数据库，重建三维体素模型，基于CGAL库中的多材料移动立方体算法进行网格划分的方法包括： S71：在所述特征数据库基础上，将已分割完成的XCT图像导入到Avizo2019.1软件中完成三维体素模型重建，并导出inr文件； S72：基于CGAL库的多材料移动立方体算法对重建的三维体素模型进行网格划分，得到mesh文件； S73：使用python脚本将所述mesh文件转换成Abaqus可导入的inp文件； 所述S72中，基于CGAL库的多材料移动立方体算法对重建的三维体素模型进行网格划分，得到mesh文件的方法包括： 对重建的三维体素模型进行下采样并提取不同组分相交边缘，将相交边缘的交界特征作为一维线特征，并对一维线特征与平滑操作； 利用不同组分的体素外表面进行Delaunay三角剖分，生成表面三角形网格并对表面三角形网格进行重划分，采用经典的Laplacian光顺算法处理非流形区域，以避免曲面自相交和尖锐二面角产生； 将一维线特征添加至重划分后的表面三角形网格上，将封闭的表面三角形网格内部划分为四面体网格C3D4，依据相互接触组分在相交边缘上产生表面三角形网格的节点共用关系，插入全局零厚度的内聚力单元COH3D6，最终将重建的三维体素模型转化为网格模型，得到mesh文件； S73具体实现方法为： mesh文件包含已划分单元的节点与节点坐标多种信息，然而该文件格式并不能直接导入Abaqus软件中进一步处理；通过对mesh文件与inp文件之间数据格式文件分析，编写python脚本，读取mesh文件中每个单元相关信息，按照inp文件编写格式进行转换。

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