[發明專利]分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建方法及裝置

在審

• 申請號: 202011530000.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112507568A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 毛保全;朱銳;楊雨迎;李元超;韓小平;趙其進;陳春林;王之千
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍陸軍裝甲兵學院
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F30/17;G06F17/11;G06N3/12;G06F119/14
• 代理公司: 北京八月瓜知識產權代理有限公司 11543
• 代理人: 秦瑩

本發明公開了一種分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建方法及裝置，所述方法包括：采用Maxwell模型基本形式串聯1個彈簧壺機構元件模型和1個彈簧元件模型構成初始的分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型，并根據所述分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建其本構方程；確定所述本構方程的控制方程和所述控制方程的初始值和邊界條件，對所述控制方程進行數值推導，得到所述控制方程的有限差分方程；根據所述有限差分方程和所述控制方程的初始值和邊界條件，采用遺傳算法進行多目標優化，確定所述有限差分方程的參數取值和參數之間關系，得到最終的分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型。

技術領域

本發明涉及錳銅基阻尼合金本構關系技術領域，尤其是涉及一種分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建方法及裝置。

背景技術

反映物質宏觀力學性質的數學關系稱為本構關系，而描述這種數學關系的方程稱為本構方程，建立材料本構方程是材料性能研究的重要內容。一般材料的本構關系是應力張量與應變張量的關系，將連續介質變形量與應力參量聯系起來的一組關系式。常見的反映力學性質的本構關系有胡克定律、牛頓粘性定律和圣維南理想塑性定律通常對于不同物質在不同的形變條件下都具有不同的本構關系，它是材料和結構的宏觀力學特性的反映。

研究物質的本構關系可以結合能量守恒定律、質量守恒定律、動量定理、熱力學定理等普遍規律，研究材料在外部載荷激勵下材料的形變，溫度變化對于材料的影響，結構的運動方程等，使以上問題在數學上得到封閉的方程組，在一定邊界和初始條件下求出有效解。在現有的有限元基礎上，更好的反映材料形變的非線性特性，為下步的結構分析、設計和優化打下堅實基礎。因此，對于材料本構關系的研究非常重要。

國內對于阻尼合金的本構關系研究主要集中于鋅基阻尼合金、鐵錳基阻尼合金和形狀記憶合金，采用的方法分為理論推導法和試驗擬合法兩類。理論推導方面有的將阻尼合金視為粘彈性材料從微觀角度分析，有的基于現有的經典理論公式進行簡化和修正；試驗擬合法主要是實測材料在一定溫度下的應力與應變關系，而后通過相應曲線擬合本構方程，或者利用DMA(動態粘彈譜儀)測得包含儲能模量和損耗模量的應力，以及能量相變角，從而推導出本構方程。

未見有對Mn-Cu阻尼合金本構關系的研究，對于孿晶型阻尼合金本構關系多是形狀記憶合金的研究，但將阻尼合金視為粘彈性材料進行分析有一定的共識。

國外阻尼合金本構關系研究主要集中在SMA(形狀記憶合金)方面，對于本構方程區分微觀層面和宏觀層面，分為細觀本構方程和唯象本構方程兩類。它們通過能量角度分析和試驗數據對比改進，對于形狀記憶合金的形狀記憶效應、超彈性效應和高阻尼效應，都能有較好的表達。但也缺少對于孿晶型錳銅基阻尼合金的本構方程研究，而且對于本構方程的應用形式較簡單，缺少應用本構方程對材料結構的優化設計研究。

綜上所述，國內外目前對于錳銅基阻尼合金的材料性能研究不夠全面，尤其是缺乏阻尼合金應力應變本構關系的研究，導致阻尼結構設計和優化產生偏差，應開展對于錳銅基阻尼合金固體本構關系相關研究。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建方法及裝置，旨在解決現有技術中的上述問題。

本發明提供一種Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建方法，包括：

采用Maxwell模型基本形式串聯1個彈簧壺機構元件模型和1個彈簧元件模型構成初始的分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型，并根據所述分數階Maxwell錳銅基阻尼合金本構模型構建其本構方程；

確定所述本構方程的控制方程和所述控制方程的初始值和邊界條件，對所述控制方程進行數值推導，得到所述控制方程的有限差分方程；