[發明專利]一種基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法

有效

• 申請號: 201711281595.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN107958124B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 盧偉;崔燕;滕軍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/23;G06F119/14
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 付登云

1.一種基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1、選取模型參數，完成對應力分布計算模型的建模；

S2、單位荷載作用下的應力分布計算模型中部截面各節點應力和坐標值提取；

S3、基于提取的節點響應信息，對應力沿橫截面分布特征進行判斷，初步確定連接界面處的應力分布模式；

S4、基于應力分布計算模型進行應力分布模式優化的迭代計算，并以可決系數R²作為評判指標來確定連接界面處的最優應力分布模式；

S5、多點約束方程系數矩陣所需單元形函數的選取；

S6、基于能量守恒原理、最優應力分布模式和所選單元形函數建立多點約束方程，以實現多尺度模型中不同尺度單元在連接界面處的耦合。

2.根據權利要求1所述的基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：所述步驟S1中應力分布計算模型包括基于高維單元類型的主體部分、位于主體部分兩端截面形心的約束點和加載點，以及約束點和加載點與主體部分間的剛性連接。

3.根據權利要求2所述的基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：所述應力分布計算模型的主體部分相當于多尺度模型中細觀尺度部分的縮影，其所用模型參數應與多尺度模型中的細觀尺度部分所用相一致，具體的模型參數為單元類型、形函數類型和橫截面尺寸；

應力分布計算模型主體部分的長度根據圣維南原理確定；所述位于主體部分兩端截面形心的約束點和加載點由通用有限元軟件中的質量單元模擬；所述約束點和加載點與主體部分間的剛性連接由通用有限元軟件中的建立剛性面法來實現。

4.根據權利要求1所述的基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：所述步驟S2中的單位荷載包括軸力F₁、兩個方向的剪力F₂和F₃、扭矩M₁和兩個方向的彎矩M₂和M₃；相應地，在不同荷載工況下需提取的應力分布計算模型中部截面各節點應力響應分別為由軸力引起的正應力由兩個方向剪力引起的切應力和由扭矩引起的兩個方向切應力和以及由兩個方向彎矩引起的正應力和提取的節點坐標值為應力分布計算模型主體部分橫截面所在坐標平面內的具體坐標值。

5.根據權利要求1所述的基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：所述步驟S3中，利用提取的節點應力值和坐標值繪制出不同荷載工況下應力沿橫截面的分布圖，從而初步掌握各類型應力的分布特征；并基于此，對連接界面處備選應力分布模式的變量階次進行限定，同時明確應力分布在橫截面縱橫兩個方向上的內在關系。

6.根據權利要求5所述的基于應力分布模式優化的混合尺度耦合方法，其特征在于：在各單位荷載工況下，基于限定的變量階次范圍和明確的應力在橫截面縱橫向上的分布特點，對需提取應力響應的分布模式的具體函數形式進行初選，得到選定的函數形式，并將應力分布模式具體為若干種函數形式，而所述選定的函數形式即構成了當前單位荷載工況下的一系列備選應力分布模式。