[發明專利]一種基于均質化理論的微結構力學性能確定方法與系統

在審

• 申請號: 202110807357.0
• 申請日: 2021-07-16
• 公開（公告）號: CN113722879A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 呂琳;劉培慶;劉安;彭昊;田李昊;王忠仁
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/16;G06F119/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 張慶騫

1.一種基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，包括：

將微結構的網格模型轉換為體素模型；

基于微結構的基材料彈性性能參數及體素模型，計算微結構的線彈性參數，所述線彈性參數包括楊氏模量、剪切模量、泊松比、等效楊氏模量面和最壞負載工況下微結構的馮·米塞斯應力分布；

基于體素模型計算在不同應力下微結構的等效屈服強度，得到微結構的彈塑性參數；

匯總微結構的線彈性參數和彈塑性參數，繪制微結構物理性能畫像，以用于微結構的定制化應用與目標性能優化。

2.如權利要求1所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，將楊氏模量、剪切模量、泊松比、壓縮屈服強度、剪切強度五個常用的力學性能指標以雷達圖的形式進行繪制；將楊氏模量面、最壞負載工況下馮·米塞斯應力分布作為雷達圖的補充，繪制微結構力學性能畫像。

3.如權利要求1所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，在計算微結構的線彈性參數的過程中，初始化體素模型的單元剛度矩陣，根據體素模型和周期性邊界條件，微結構組裝整體剛度矩陣，求解微結構整體剛度方程，求得擾動單元擾動位移，根據單元擾動位移計算等效本構矩陣以及等效柔度矩陣，從柔度矩陣中提取等效楊氏模量、剪切模量和泊松比。

4.如權利要求3所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，根據等效本構矩陣計算等效楊氏模量面，對微結構彈性各向異性進行展示；根據單元擾動位移，計算各單元馮·米塞斯應力，并從馮·米塞斯應力定義的張量特征值問題中求解出最壞負載工況，展示最壞負載工況下微結構的·米塞斯應力分布。

5.如權利要求1所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，計算在不同應力下微結構的等效屈服強度的過程中，遞增地更新初始宏觀應變，根據初始宏觀應變，更新整體剛度矩陣并求解剛度方程，將馮·米塞斯應力超過基材料屈服強度的單元設置為屈服單元，計算宏觀應力，繪制宏觀應力-應變曲線，根據應力-應變曲線獲取微結構的等效屈服強度。

6.如權利要求1所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，基材料彈性性能參數包括楊氏模量、泊松比和屈服強度。

7.如權利要求1所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法，其特征在于，將微結構的網格模型轉換為體素模型的過程為：將網格模型的包圍盒空間沿x、y、z軸進行均勻劃分形成體素模型。

8.一種基于均質化理論的微結構力學性能確定系統，其特征在于，包括：

體素模型轉換模塊，其用于將微結構的網格模型轉換為體素模型；

線彈性參數計算模塊，其用于基于微結構的基材料彈性性能參數及體素模型，計算微結構的線彈性參數，所述線彈性參數包括楊氏模量、剪切模量、泊松比、等效楊氏模量面和最壞負載工況下微結構的馮·米塞斯應力分布；

彈塑性參數計算模塊，其用于基于體素模型計算在不同應力下微結構的等效屈服強度，得到微結構的彈塑性參數；

物理性能畫像繪制模塊，其用于匯總微結構的線彈性參數和彈塑性參數，繪制微結構物理性能畫像，以用于微結構的定制化應用與目標性能優化。

9.一種計算機可讀存儲介質，其上存儲有計算機程序，其特征在于，該程序被處理器執行時實現如權利要求1-7中任一項所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法中的步驟。

10.一種計算機設備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機程序，其特征在于，所述處理器執行所述程序時實現如權利要求1-7中任一項所述的基于均質化理論的微結構力學性能確定方法中的步驟。