[發明專利]基于重復子結構的復合材料建模方法

在審

• 申請號: 201810051443.1
• 申請日: 2018-01-19
• 公開（公告）號: CN108416080A
• 公開（公告）日: 2018-08-17
• 發明（設計）人: 姜東;聶文偉;費慶國;曹芝腑;朱銳
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06F17/11;G06F17/16
• 代理公司: 南京眾聯專利代理有限公司 32206
• 代理人: 周蔚然

1.基于重復子結構的復合材料建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)建立復合材料精細化的多組分單胞有限元模型，包括以下步驟：

(1.1)根據復合材料組分材料和編織規律找出復合材料細觀有規律的、具有代表性的體積單元用以反映出結構整體的宏觀性能的單胞幾何模型；

(1.2)根據單胞幾何模型，分析單胞材料組分，建立精細化的多組分單胞有限元模型；

(2)基于上述精細化的多組分單胞有限元模型，建立復合材料重復子結構模型；包括以下步驟：

(2.1)根據單胞模型在復合材料中排布規律，分析單胞模型的邊界形式類型，建立具有不同邊界形式的單胞子結構；

(2.2)根據所述單胞子結構，結合單胞在復合材料中排布規律和位置關系，映像得到復合材料重復子結構模型；

(3)對重復子結構進行縮聚，然后將特征矩陣裝配到單胞殘余結構，得到全復合材料分析模型；包括以下步驟：

(3.1)子結構模型縮聚，得到模態坐標下的特征矩陣和動力學方程；由子結構在物理坐標下運動方程轉換到縮減的模態坐標p下的運動方程為：

其中，

M，C，K分別表示單胞子結構的質量矩陣，阻尼矩陣和剛度矩陣；分別表示單胞子結構在模態坐標下的質量矩陣，阻尼矩陣和剛度矩陣；u為單胞子結構物理坐標；p為模態坐標；H為轉換矩陣：

其中，下標o為內部節點集，b為外部節點集，[φ_oo]為固定界面主模態；[ψ]為約束模態矩陣；

(3.2)利用子結構間位移協調條件及力平衡條件，將所有子結構和殘余結構進行模態綜合，得到整體結構的運動方程，求解整塊復合材料的模態；整體結構在廣義坐標q下的運動方程為：

其中，

為在廣義坐標q下的結構整體特征矩陣；T為轉換矩陣；

(4)基于重復子結構的復合材料建模方法驗證，包括以下步驟：

(4.1)計算得到基于重復子結構的復合材料自由振動下各階固有頻率和振型；

(4.2)建立復合材料整體精細化有限元模型，得到自由振動下各階固有頻及振型；

(4.3)對兩種建模方法下復合材料各階固有頻率和振型對比驗證。