[發明專利]將復材參數逆向迭代進行層合板細-宏觀耦合分析的方法

在審

• 申請號: 202210347520.4
• 申請日: 2022-04-03
• 公開（公告）號: CN114676537A
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 陳灝;蔣鏗
• 申請（專利權）人: 上海索辰信息科技股份有限公司
• 主分類號: G06F30/18
• 分類號: G06F30/18;G06F30/22;G06F17/16;G06F113/24;G06F113/26;G06F119/08;G06F119/14
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩;柏子雵

本發明提供了一種將復材參數逆向迭代進行層合板細?宏觀耦合分析的方法，其特征在于，包括以下步驟：進行復合材料層合板細觀分析，運行層合板分析得到結果，查看結果后進行層合板參數保存與傳遞，將復材層合板有效特性轉換至宏觀分析中；在宏觀分析中建立復合材料層合板模型，劃分網格后添加復材層合板細觀分析得到的材料參數，施加邊界添加載荷后進行復合材料層合板宏觀分析；查看并分析宏觀分析結果是否達到預期結果；根據宏觀分析結果，對層合板細觀分析設置進行改進。本發明可以大大提高設計復合材料層合板結構的效率，增強對復合材料等效特性影響的準確度和高效性。

技術領域

本發明涉及一種通過材料數據庫進行層合板細-宏觀耦合分析的方法，可應用于復合材料層合板細觀與宏觀的等效特性計算以及預測。

背景技術

復合材料由兩種或兩種以上的材料通過物理或化學的方式混合而得到，復合材料由基體相和增強相組成，在宏觀尺度上表現為一種優于其單一組分性能的新型材料。然而隨著對復合材料研究的深入，其在細觀結構和復合機理中存在的復雜力學問題也不容忽視，且會對復合材料的宏觀性能產生極大的影響。

細觀力學上通常認為其受到均勻的邊界條件作用，且處于統計均勻場內，可以由施加均勻應變(位移)邊界條件和均勻應力邊界條件來實現。而復合材料的宏觀性能和各代表性體積元(RVE)的組分性能與結構具有定量關系，因此復合材料領域中對材料性能研究時多選取RVE。材料在細觀尺度上的應力應變場通過體積平均值來影響材料的宏觀性能，而這些場量在代表性體積元內的平均值與復合材料內的平均值相同。現有復合材料基于微觀、細觀結構與組分性能來確定材料的宏觀性能的方法，如果做到滿足RVE尺寸遠小于結構特征尺寸，且具有RVE尺度在宏觀和細觀上的二重性，即可將細觀建模計算平均力學參數用來描述宏觀等效力學性能。但該方法理論與實際實施計算起來流程十分復雜，很難進行快速高效的建模與計算。

近年來，基于計算機數值模擬計算復合材料等效特性的研究日趨成為加速新復合材料開發進程的有效途徑。由于材料模擬方法的發展和計算機運算速度的躍變，可以在接受的時間內完成對成千上萬候選材料結構的計算，這為材料設計的順利開展創造了條件。開展以優化某種特定功能為目的的材料設計研究可以指導實驗快速地找到性能優異的功能材料，同時有助于加深對材料-結構一性質”對應關系的物理理解。

發明內容

本發明的目的是：針對復合材料細觀結構對宏觀性能影響的問題，提供一種通過材料數據庫進行層合板細-宏觀耦合分析的仿真模擬方法。

為了達到上述目的，本發明的技術方案是提供了一種將復材參數逆向迭代進行層合板細-宏觀耦合分析的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、進行復合材料層合板細觀分析，設置復合材料層合板所需基體相和增強相的材料參數、鋪層方向、鋪層厚度以及復合材料結構組分；

步驟2、運行層合板分析得到結果，查看結果后進行層合板參數保存與傳遞，將復材層合板有效特性轉換至宏觀分析中，包括以下步驟：

步驟201、基于步驟1設置的參數對層合板建模后，對層合板模型截面使用經典層壓理論計算得到層合板ABD矩陣和熱膨脹系數；

步驟202、通過創建截面，將層合板的ABD矩陣參數以截面屬性的形式保存至材料參數庫中，并同時將所有層合板ABD矩陣重新排列得到一個材料的ABD矩陣ABD matrix，將材料的ABD矩陣ABD matrix傳遞至復材宏觀分析中；

步驟3、在宏觀分析中建立復合材料層合板模型，劃分網格后添加復材層合板細觀分析得到的材料參數，施加邊界添加載荷后進行復合材料層合板宏觀分析；

步驟4、查看并分析宏觀分析結果是否達到預期結果；

步驟5、根據宏觀分析結果，對層合板細觀分析設置進行改進，并重復步驟1至步驟4，直至宏觀分析結果達到預期結果。