[發明專利]基于Pareto遺傳算法的異構變梯度晶格材料等效力學性能預測方法

在審

• 申請號: 202310478305.2
• 申請日: 2023-04-28
• 公開（公告）號: CN116564449A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 廖文和;江為民;張長東;李大偉;劉婷婷;宋康輝;楊振東;申鑫澤;李旭東;周鉉華;艾聰
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G16C60/00
• 分類號: G16C60/00;G06F30/23;G06T17/20;G06F119/14;G06F111/06;G06F113/10;G06F111/04;G06F119/18
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

1.一種基于Pareto遺傳算法的異構變梯度晶格材料力學性能等效預測方法，其特征在于，具體包括如下步驟：

步驟1、根據異構變梯度晶格材料的所用晶格類型及晶格密度，記錄所用晶格結構的等效模量，同時對異構變梯度晶格材料的實體模型進行六面體網格劃分，通過力學性能有限元仿真分析，記錄應力數據；

步驟2、根據步驟1記錄的應力數據結合所用晶格結構的等效模量，獲取異構變梯度晶格材料的離散力學性能優化度J₁；

步驟3、遍歷異構變梯度晶格材料中的所有交界面，根據交界面兩側晶格結構的橫截面，求解各自的橫截面積以及重合相交的橫截面積，得到異構變梯度晶格材料的離散晶格連接度J₂；

步驟4、按照異構變梯度晶格材料中離散區域填充晶格類型以及交界面的數量，求解每個離散區域的綜合評判系數，得到整體結構綜合衡量系數J₃；

步驟5、將不同類型的異構變梯度晶格材料的J₁、J₂、J₃輸入Pareto遺傳算法中，得到pareto最優解，即為異構變梯度晶格材料力學性能等效預測結果。

2.如權利要求1所述的一種基于Pareto遺傳算法的異構變梯度晶格材料力學性能等效預測方法，其特征在于，步驟1包括如下子步驟：

步驟1.1、根據異構變梯度晶格材料的所用晶格類型及晶格密度區間，記錄異構變梯度晶格材料中所用的不同類型不同密度晶格結構，對所述晶格結構進行有限元仿真或是剛度矩陣計算，得到各個晶格結構的楊氏模量E₁₁、E₂₂、E₃₃和剪切模量G₁₂、G₁₂、G₂₃；

步驟1.2：根據異構變梯度晶格材料的工作載荷條件，對異構變梯度晶格材料的實體模型進行六面體網格劃分，進行力學性能有限元仿真分析，記錄每一個六面體網格單元的Von-Mises應力值F_VM以及六面體的六個分應力值S₁₁、S₂₂、S₃₃、S₁₂、S₁₃、S₂₃。

3.如權利要求1所述的一種基于Pareto遺傳算法的異構變梯度晶格材料力學性能等效預測方法，其特征在于，步驟2包括如下子步驟：

步驟2.1、任意一個六面體網格單元根據六面體的六個分應力值求解六面體的六個分應力值權重矩陣其中，S₁₁、S₂₂、S₃₃、S₁₂、S₁₃、S₂₃分別為六面體的分應力值，L_s為六個分應力值的范數，

步驟2.2、對所述六面體網格單元填充一個晶格結構，得到一個離散區域，根據填充晶格結構的楊氏模量E₁₁、E₂₂、E₃₃和剪切模量G₁₂、G₁₂、G₂₃分別求取等效模量權重矩陣其中，L_T為等效模量范數，

步驟2.3、根據所述六面體網格單元填充晶格結構的等效模量以及Von-Mises應力值F_VM求取所述離散區域的綜合承壓能力根據所述六面體網格單元的六個分應力值權重矩陣以及對應的等效模量權重矩陣求取所述離散區域的承壓能力比重得到所述離散區域的填充評判系數其中，L₆為晶格單元的等效模量范數，w_sh為六個分應力值權重矩陣中的h列值，w_Th為等效模量權重矩陣中的h列值；

步驟2.4、重復步驟2.1-2.3，得到所有離散區域的填充評判系數，求取異構變梯度晶格材料的離散力學性能優化度J₁為：

其中，N為異構變梯度晶格材料中劃分的離散區域的總數，n為N的索引。