[發明專利]一種異質材料連接結構設計方法

在審

• 申請號: 202110502516.6
• 申請日: 2021-05-08
• 公開（公告）號: CN113204807A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 王文智;臧健;趙月然;黃河源;王東
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06F30/10
• 分類號: G06F30/10;G06F30/23;G06T17/20;G16C60/00;G06F111/06;G06F111/10;G06F113/26
• 代理公司: 北京彭麗芳知識產權代理有限公司 11407
• 代理人: 彭麗芳

本發明公開了一種異質材料連接結構設計方法，該方法根據異質連接結構特點，對結構進行簡化處理；提取連接區關鍵參數，進行參數化建模，并建立連接結構整體三維模型；對整體三維模型進行網格劃分、賦予材料屬性、設置接觸屬性、定義邊界條件，并進行數值仿真計算；對數值仿真計算結果進行分析，并與試驗結果進行對比；若結果一致，則進行后續的參數化分析；若不一致，則修正相應的數值模型參數，對有限元模型進行優化調整，并再次進行數值計算，直至數值計算結果與試驗結果相匹配；對最終得到的數值模型進行參數化分析，總結各參數對異質材料連接結構承載性能的影響規律，并對異質連接結構進行參數優化設計。本發明保證了參數優化設計的準確性。

技術領域

本發明涉及異質材料連接結構設計領域，具體涉及一種異質材料連接結構設計方法。

背景技術

目前很多針對異質材料連接結構的分析設計過程中，基本步驟包括：特征提取、三維建模、數值計算，結果分析。但在特征提取和三維建模這一系列步驟中，大多通過人工建模實現，效率低下且準確性差。如何保證數值模型的準確性、提高分析效率，是進行異質材料連接結構參數優化設計的重要前提，也是目前亟需解決的難題。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供了一種異質材料連接結構設計方法，保證了參數優化設計的準確性。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：

一種異質材料連接結構設計方法，包括以下步驟：

S1、根據異質連接結構特點，對結構進行簡化處理；

S2、提取連接區關鍵參數，進行參數化建模，并建立連接結構整體三維模型；

S3、對整體三維模型進行網格劃分、賦予材料屬性、設置接觸屬性、定義邊界條件等，并進行數值仿真計算；

S4、對數值仿真計算結果進行分析，并與試驗結果進行對比；若結果一致，則進行后續的參數化分析；若不一致，則修正相應的數值模型參數，對有限元模型進行優化調整，并再次進行數值計算，直至數值計算結果與試驗結果相匹配；

S5、對步驟S4中最終得到的數值模型進行參數化分析，總結各參數對異質材料連接結構承載性能的影響規律，并對異質連接結構進行參數優化設計。

進一步地，步驟S1中，簡化處理的原則為：保留連接區的基本幾何特征和接觸屬性。

進一步地，步驟S2中，連接區關鍵參數包括突起的幾何尺寸，各突起之間的橫向間隔和金屬底座高。

進一步地，步驟S4中，所述的結果一致是指數值仿真計算結果與試驗結果在連接結構強度、損傷擴展過程及最終破壞模式等方面均保持一致。

進一步地，步驟S5中，所述的承載性能包括強度性能、斷裂韌性、疲勞性能等。

本發明具有以下有益效果：

在對異質材料連接結構進行簡化后，通過參數化建模提高了建模效率，避免了人工建模可能出現的問題，通過實驗與數值仿真的結果對比，驗證了數值模型的準確性，進而保證了參數優化設計的準確性。

附圖說明

圖1為異質材料連接結構設計方法流程圖。

圖2為MATLAB GUI操作界面圖。

圖3為ABAQUSTM前處理端生成的單胞模型示意圖。

圖4為異質材料連接結構簡化后數值模型圖。

圖中：1、金屬材料；2、復合材料；3、搭接界面。

圖5為數值計算結果與試驗對比圖。

具體實施方式