[發明專利]一種高聚物材料力學性能的細觀分析方法

在審

• 申請號: 202110689458.2
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113432978A
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 方宏遠;王娟;張娟;李迅;余自森;薛冰寒;張超
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: G01N3/08
• 分類號: G01N3/08
• 代理公司: 北京盛詢知識產權代理有限公司 11901
• 代理人: 李艷芬

1.一種高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1.構建高聚物細觀幾何模型：采集高聚物微觀結構特征，根據不同密度對所述高聚物微觀結構特征進行統計，獲得所述高聚物細觀幾何模型；

S2.根據所述高聚物細觀幾何模型，構建高聚物細觀幾何模型整體樣本，基于所述高聚物細觀幾何模型整體樣本，通過截取的方式獲取高聚物細觀幾何模型子樣本，對所述高聚物細觀幾何模型子樣本進行處理得到高聚物代表體的尺寸；

S3.根據所述高聚物代表體的尺寸設置高聚物細觀幾何模型尺寸，對所述高聚物細觀幾何模型進行處理，獲得所述高聚物細觀有限元模型，對所述高聚物細觀有限元模型進行數值計算，獲得高聚物細觀有限元模型計算結果；

S4.根據所述高聚物細觀有限元模型計算結果對高聚物材料的力學性能進行分析并得出結論。

2.根據權利要求1所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述S1中采集高聚物微觀結構特征方法為：對高聚物材料的掃描電鏡圖像進行預處理，對預處理后的圖像進行圖像重建，通過剔除雜質的方式對重建后的圖像去除不完整的邊緣，獲得去除雜質的圖像，基于所述去除雜質的圖像進行像素分析與單位轉換處理獲得所述高聚物微觀結構特征。

3.根據權利要求2所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述高聚物微觀結構特征具體包括：泡孔孔徑分布和高聚物泡孔含量。

4.根據權利要求1所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述S2中確定所述高聚物代表體的尺寸過程具體為：

步驟一、獲取所述高聚物細觀幾何模型結構特征中的三個變量，分別為：取泡孔含量、孔徑參數和標準差；

步驟二、獲取隨機泡孔樣本作為所述高聚物細觀幾何模型整體樣本；

步驟三、通過隨機位置、尺寸由從小到大的順序選取所述高聚物細觀幾何模型子樣本；

步驟四、確定基于子樣本隨機性誤差的穩定尺度，記為L₁；

步驟五、確定基于整體相似性的穩定尺度，記為L₂；

步驟六、獲取所述L₁和所述L₂中的最大值為高聚物代表體的尺寸。

5.根據權利要求1所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述S3中的處理過程具體為：基于所述高聚物代表體的尺寸設置高聚物細觀幾何模型尺寸，對高聚物細觀幾何模型結構進行網格劃分和力學參數設置、邊界條件施加，獲得所述高聚物細觀有限元模型。

6.根據權利要求5所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述S3中對所述高聚物細觀有限元模型進行軸向壓縮和軸向拉伸的數值模擬操作，獲得所述高聚物細觀有限元模型的破壞，以及力學應力-應變曲線的線性區和非線性區。

7.根據權利要求1所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述S4中力學性能包括彈性模量、抗壓強度和抗拉強度。

8.根據權利要求7所述的高聚物材料力學性能的細觀分析方法，其特征在于：所述彈性模量范圍為10^-6Mpa-10³Mpa。