[發明專利]二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型及建立方法

有效

• 申請號: 201710052505.6
• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106777822B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發明（設計）人: 許文祥;徐彬彬;韓中美;楊楠山;蔣存存
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 熊玉瑋

1.二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型的建立方法，其特征在于，所述二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀仿真模型包括基體、界面層及增強顆粒的三相復合材料，所述增強顆粒隨機緊密地堆積在基體內，每個增強顆粒周圍都包裹有厚度相等的界面層，建立方法包括如下步驟：

A、在大正方形區域的每個小區域內隨機生成橢圓形增強顆粒；

B、消除大正方形區域任意相鄰的兩邊界并復制與未消除邊界相鄰的橢圓形增強顆粒至已消除邊界的位置以形成大正方形區域的新邊界，以相同的速率移動未消除邊界，周而復始地，構建大正方形區域的新邊界并以相同速率移動未消除邊界直至橢圓形增強顆粒的面積分數滿足要求；

C、按照臨近大正方形區域最新邊界形成過程中所消除邊界的橢圓形增強顆粒的分布方式，在大正方形區域最新邊界形成過程中未消除邊界的外部布局新的橢圓形增強顆粒以形成具有周期性邊界條件的增強顆粒堆積模型；

D、在增強顆粒堆積模型中每一個橢圓形增強顆粒的外表面構造等厚度的界面層：對直角坐標系下的橢圓形增強顆粒進行坐標變換得到單位圓，根據單位圓及其切線關系得到直角坐標系下界面層的參數方程。

2.根據權利要求1所述二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型的建立方法，其特征在于，步驟A的具體方法為：將大正方形區域劃分為若干小正方形區域，為每個小正方形區域標號，在每個小正方形區域內隨機生成至少一個橢圓形增強顆粒，為每個小正方形區域內的橢圓形增強顆粒都編寫與所屬小正方形區域標號相同的編碼。

3.根據權利要求2所述二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型的建立方法，其特征在于，步驟B的具體方法為：消除大正方形區域的右邊界和下邊界，將第一行小正方形區域內的橢圓形增強顆粒復制到大正方形區域的下邊界位置，將第一列小正方形區域內的橢圓形增強顆粒復制到大正方形區域的右邊界位置，復制的距離為當前大正方形區域的邊長，橢圓形增強顆粒復制完成后界定大正方形區域的新邊界，以相同的速率移動大正方形區域的上邊界和左邊界，周而復始地，構建大正方形區域的新邊界并以相同速率移動未消除邊界直至橢圓形增強顆粒的面積分數滿足要求。

4.根據權利要求3所述二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型的建立方法，其特征在于，步驟C的具體方法為：待大正方形區域最新邊界形成后，將當前大正方形區域中最后一列以及最后一行小正方形區域內的橢圓形增強顆粒分別復制到當前大正方形區域左邊界的外部和上邊界的外部，復制距離均為當前大正方形區域的邊長。

5.根據權利要求1或2或3或4所述二維高含量顆粒增強復合材料三相細觀模型的建立方法，其特征在于，步驟D得到的直角坐標系下界面層的參數方程為：

其中，(X₁,Y₁)表示界面層外邊界的坐標，θ表示橢圓形增強顆粒的長軸與直角坐標系下x軸的夾角，a、b分別代表橢圓形增強顆粒的長半軸長和短半軸長，(X_i,Y_i)表示橢圓形增強顆粒的中心坐標，t表示界面層的厚度，φ表示單位圓任意邊界點處法向量與單位圓所屬直角坐標x軸的夾角，φ∈(0,2π)。