申请/专利权人：武汉大学

申请日：2022-05-20

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114970260B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F17/11;G06T17/20;G06F113/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.09.16#实质审查的生效;2022.08.30#公开

摘要：本发明公开了一种用于模拟复合材料破坏的格构相场方法，包括步骤：通过CT扫描技术进行试样结构三维重构，根据重构图像进行三维格构建模，对材料属性参数进行离散化等效，建立适用于格构模型的相场控制方程，对三维格构模型赋予等效的材料参数与边界条件，采用高效迭代算法求解控制方程得到应力场和相场分布，根据相场值判断试样的损伤程度，实现复合材料在荷载作用下裂纹扩展过程、裂纹扩展方向与裂纹扩展路径的精准模拟。本发明为复合材料的数值模拟提供了有效途径，并很大程度上解决了传统相场模型求解裂纹过程中的的计算效率问题；大幅度提高了对裂纹扩展过程的模拟精度，进而解决了脆性复合材料破坏模拟过程中的一系列难题。

主权项：1.一种用于模拟复合材料破坏的格构相场方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1.通过CT扫描成像技术，对复合材料试件的内部结构进行扫描，获得能够表现复合材料各组分分布情况的灰度图像；步骤S2.对灰度图像进行识别和处理，并根据灰度值对复合材料的组分分布进行重构，获得各组成材料的真实分布数据；步骤S3.根据图像重构得到的数据，将空间连续的试件采用非连续的格构单元结构进行离散；步骤S4.建立材料属性参数等效方法，消除采用非连续的格构单元结构离散所带来的误差；步骤S5.建立适用于格构相场模型的控制方程，控制方程形式如下： 其中：第一个公式为控制方程中的弹性方程，第二个公式为控制方程中的裂纹演化方程，Ω表示弹性体的求解域，为Ω的边界，σ为应力张量，u为位移向量，δ为变分符号，δu即表示虚位移，为微分符号，s∈[0,1]为相场变量，相场变量的值可以表现材料的破坏程度s＝0代表材料完好无损，s＝1代表材料完全破坏，和分别为体力和力边界条件，q和Q分别为裂纹演化方程的扩散项和源项，位移向量u和相场变量s即为计算过程中的待求解未知量，位移向量u表征物体变形，相场变量s表征物体破坏程度；步骤S6.对三维格构模型赋予等效后的材料参数与边界条件，该方法需要的复合材料各组分材料参数有：1弹性模量，2泊松比，3密度，4单轴抗拉强度，5能量释放率；步骤S7.采用适用于格构相场方法的高效迭代算法求解控制方程得到位移场场和相场分布，当求得的结果满足设定的收敛条件，则认定该次求解是精确的，开始进行下一荷载步的计算；步骤S8.根据相场值判断试样的损伤程度，如某位置的相场值达到1，则认定此位移已经发生断裂破坏；步骤S9.直至施加的边界条件已经全部加载完毕，或者材料发生整体断裂失去承受荷载的能力，计算结束。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 武汉大学 一种用于模拟复合材料破坏的格构相场方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD