[發明專利]變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算算法

有效

• 申請號: 201711374124.6
• 申請日: 2017-12-19
• 公開（公告）號: CN108038318B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 柏龍;易長炎;陳曉紅;張俊芳;陳銳
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 重慶項乾光宇專利代理事務所(普通合伙) 50244
• 代理人: 高姜

1.變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算方法，其特征在于，包括以下步驟：

s1:通過建立平面坐標系，并結合體心立方點陣結構變截面金屬點陣單胞桿的剖面尺寸得到體心立方點陣結構變截面金屬點陣單胞桿截面的半徑表達式；

s2:通過建立空間坐標系并結合胡克定律及彎壓組合變形公式得到所述單胞桿的結點所受的空間切向力、彎矩與空間位移的關系式；

s3:通過能量守恒定律，結合所述空間切向力、彎矩與空間位移的關系式，得到一個關于所述單胞桿的結點處的切向力的一元二次方程，解該方程得到不含所述結點的空間位移的切向力表達式，并結合所述結點處的切向力與軸向力、彎矩的關系得到所述軸向力和彎矩的表達式；

s4:依據胡克定律，結合步驟s3得出的所述切向力、彎矩、軸向力的表達式，得到體心立方點陣結構變截面金屬點陣結構的初始剛度及塑性破壞強度；步驟s1中，所述半徑表達式為：

式中，l為單胞桿的長度；L為點陣立方體單胞的邊長；R為單胞桿的縱截面兩側圓弧邊的半徑、R₁為單胞桿最小橫截面的半徑。

2.根據權利要求1所述的變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算方法，其特征在于：步驟s2中，所述空間切向力、彎矩與空間位移的關系式為：

式中，γ為單胞桿在切向力及彎矩的作用下切向位移；F₁為空間切向力，M₁為彎矩，B₂(α)＝sinα/[Rsinα-(R+R₁)]⁴；L為點陣立方體單胞的邊長且滿足E為母體材料的彈性模量。

3.根據權利要求2所述的變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算方法，其特征在于：步驟s3中，所述切向力的一元二次方程為：

C₉F₁²+C₁₀F₁+C₁₁＝0；

其中，

C₉＝-2R(2R²C₈+C₁)；

且所述切向力F₁的表達式為：

其中，

C₁₂＝2R²C₈+C₁；

所述軸向力N₁及彎矩M₁的表達式分別為：

其中σ_z為點陣單胞結構受到的壓應力。

4.根據權利要求3所述的變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算方法，其特征在于：所述步驟s4中，所述初始剛度E_plBCC為：

其中，

5.根據權利要求4所述的變截面金屬點陣結構初始剛度及塑性破壞強度計算方法 ，其特征在于：所述塑性破壞強度σ_plBCC為：

其中，σ_s為母體材料的屈服極限；

R₂為極限彎矩M_u的半徑。