对研究对象构建合理的分析模型是FEA的基础，由于研究对象结构的多样性、材料属性的特殊性、分析问题的复杂性等问题的综合影响，通常需在保证分析模型具有较高吻合度的前提下，对其进行一定的简化处理，提高分析效率。建立3DOWC几何模型，测量并分析复合材料内各组分的实体尺寸和形态结构。由于增强体三种纱线均为无捻粗纱，即由多根平行玻璃纤维组成，复合成型过程中经树脂完全浸润，同时，由于纱线间的相互束缚，导致固化后3DOWC增强体上、下表层纬纱截面形状与内部纱线不同，最终形成结构较为紧密的复合材料整体。因此，复合材料内部树脂、纤维及纱线间相互关系较为复杂，若根据实体结构建立完全符合的有限元模型，将为运算成本和工作效率带来较大负担，故为简化构建流程，提高建模效率，缩短后期FEA运算时间，做如下假设。

（1）经、纬纱在3DOWC内未出现弯曲，处于完全伸直状态。

（2）树脂将纱线内纤维完全浸润，且几何模型中单根纱线为一个整体。

（3）表层纬纱与Z纱接触部分为曲面，Z纱与内部纱线截面为长方形。

（4）3DOWC内无瑕疵、气泡等缺陷。

选取3DOWC单胞结构代表体积单元（representative volume element, RVE）建立4.2 mm×4.2 mm×2.66 mm几何模型。3DOWC的RVE实体和几何模型尺寸相关参数分别见图7-41和表7-13。

图7-41　3DOWC的RVE实体(www.daowen.com)

表7-13　 RVE几何模型尺寸参数

依据3DOWC的RVE建模参数与增强体内部结构特征，运用SolidWorks 2012软件采用扫描、镜像、阵列、配合等命令建立增强体细观结构几何模型，图7-42为RVE内增强体几何模型；由于增强体内Z纱存在弯曲，表层纬纱与内部纱线截面不同，直接根据基体树脂实体尺寸建立几何模型存在较大难度，故采用组合命令将整块基体与增强体结合，通过布尔删除命令，去除二者间重合区域，生成基体模型，图7-43为RVE内基体几何模型。

图7-42　RVE内增强体几何模型

图7-43　RVE内基体几何模型

构建的3DOWC几何模型和实体试验测试的纤维体积含量分别为52.90%和52.91%，因此，基于简化假设，构建的3DOWC单胞与实际结构尺寸具有较高的吻合度，图7-44为3DOWC的RVE整体几何模型。

图7-44　RVE整体几何模型