我研究生的小方向就是立體織物復合材料。盡管剛畢業改換到CFD領域的工作，但是我仍然對一個東西充滿執念。

那就是通過代碼參數化生成織物復合材料的細觀模型，就像英國諾丁漢大學的TexGen那樣。

盡管那時候代碼水平還比較基礎，但就是這個執念讓我不斷研究在數值仿真中網格到底應該如何表達，幾何如何轉換為網格，有了網格應該如何渲染，如何把復雜的織造參數和網格構建聯系起來。

限于自身當時的技術能力，利用業余時間，我在一年后才勉強實現了一個簡單平面機織的的胞元網格，并且可以導入到ABAQUS中使用。但是代碼運行效率很低，更復雜截面和更大尺度無法實現。

因為各種原因，這個工作就此擱置了。

直到前幾年，我導師請我幫忙編一個機織材料的性能預測軟件。我自覺編程和計算機圖形水平提升不少，決定把前面的工作撿起來。

需求牽引，先把最難的參數化建模搞定。

軌跡參數化建模與力學性能預測

用代碼做參數化建模最難的在哪呢？

首先是要建立好紗線之間的接觸關系，因為這是幾何的約束條件。這個約束條件，涉及到經緯紗的截面形狀、尺寸、紗線間距。最終得到的基礎軌跡線見下圖的紅線，這個基礎軌跡線十分重要，通過旋轉、平移就可以獲的更大的尺寸和數量。

如果一切都是參數，那么經紗跨過緯紗的個數、穿越的層數都是參數化的，這就要求基礎軌跡線的數學表達非常合理且高效。 

第二難點，接截面隨軌跡的變化。我們假定截面時時刻刻垂直于當地的軌跡，那就像水管那樣，隨形而動。

實際上，到了這一步，基礎的建模問題就接近解決了。

最后一個難點是三維渲染。最不可小視的就是它，而且這一個應該最先做。如果沒有三維渲染，我們在調試代碼的時候，就很難發現我們做的模型到底對不對。

注意，我這里是完成了三維渲染，并沒有實現三維網格。我當時是想用梁單元預測力學性能，因為我自己編寫了梁單元求解器，這樣建模、仿真、后處理在我這一個軟件就搞定了。盡管再往前走一步就可以得到三維網格了，但是我沒繼續做。 

實際上纖維束的力學模型天生適合用梁來表達，它的結構形態就是為梁單元而生的，求解效率也會很快。 

然而一個大問題來了，纖維束做梁，那基體怎么處理呢？

身懷利器，殺心自起。我有了梁技術，哪怕削足適履也要把基體搞成梁。于是又一通折騰，搞了個全梁模型：

單從建模效果看，我這個代碼效果是不輸TexGen的。

開發軟件的樂趣就在這，一旦開發出來，就想怎么怎么玩。想算單胞，就算：

想算全尺寸模型就算，多大個事，反正是改個參數的事情。

復雜立體織物三維網格自動劃分

完成上面的工作后，我的心結基本消除了。因為我知道，當年那個問題對我來說，不再是技術障礙。

 

本來短期內，也沒有繼續做下去的打算。畢竟咱自己也沒項目，純發光發熱也吃不了飯。每年海量的科研經費，也落不到我等小嘍啰身上一分錢。那么多大科學大教授在呢，輪不到咱去力拼一個TexGen出來。

 

直到前幾天有人找過來，問能不能做一個特殊的織物結構，自動生成三維網格。

 

我本來不想弄的，但是看完結構以后，心里又癢癢，對這個領域確實很有興趣。簡單糾結一下后，還是決定搞。這把要把三維網格一并搞出來。

 

模型如下，它是用經緯紗織出來一套蜂窩：

如此復雜的模型即便用TexGen也是很難創建成功。立體織物說回單胞，都知道周期性的，似乎只要周期性排列就能創建全尺寸模型。

但是，一旦模型里面存在不同的胞元，胞元和胞元之間的對接就成了大問題。

所以必須要解決旋轉、不同胞元之間的對接問題。至于三維網格，倒不是大事，我們上面基于截面掃掠思路得的的三維渲染，稍微改進一下就能得到三維網格了。

基體的網格，我們采用了體素的思路，簡單講就是從一堆網格里面摳出來。

至此，我們基本走完了參數設計、建模、網格化的完整技術路線，也可以說掌握了TexGen的基本技術方法。

未來

未來，如果沒有項目牽引的話，應該也不會主動往下做。畢竟沒那么多時間發光發熱。