[发明专利]一种颗粒随机分布的复合材料宏观有效性质的预测方法

权利要求书

1.一种颗粒随机分布的复合材料宏观有效性质的预测方法，其特征在于，该方法包括下述步骤：

1）基于随机序列添加RSA方法使用MATLAB构建颗粒随机分布的复合材料表征体积单元RVE数值模型；

对含不规则颗粒夹杂的复合材料，其颗粒形状通过设置不同的边界曲线来描绘；颗粒中心点的坐标通过MATLAB随机数产生；

2）针对传统RSA方法生成的复合材料RVE数值模型，消除当颗粒体积分数较大时的颗粒重叠现象；

颗粒体积分数较大时，将颗粒与基体的体积模量、剪切模量及体积分数交换位置，使颗粒填充过程转变为基体填充过程；

3）对颗粒随机分布的复合材料RVE数值模型进行有限元分析计算，求得RVE数值模型有效性质的数值解；

①对RVE进行网格划分，并对基体与颗粒的界面相进行精细化处理，赋予这些界面单元不同于基体单元和颗粒单元的参数；

②施加不同的力学边界条件，求得有限元方法下RVE有效性质的数值解；

4）建立随机均化模型求解复合材料的宏观有效性质；

针对颗粒随机分布的复合材料RVE数值模型中的未知参数，选取样本空间n，对n个颗粒随机分布的RVE，经计算后得到一系列的随机的数值解，运用数理统计的方法对这些数值解进行统计处理，并将数理统计的平均值作为颗粒随机分布的复合材料宏观有效性质的预测值。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，所述步骤1）中，基于RSA方法使用MATLAB构建颗粒随机分布的复合材料RVE数值模型，是在基体材料中逐个生成圆形或椭圆形颗粒夹杂，且任意两个颗粒的中心距必须大于或等于颗粒直径，即颗粒不能重叠，RSA方法包括下述步骤：

1a）根据颗粒体积分数求v₂和颗粒数N求颗粒半径

R=v2/(Nπ)---(1)]]>

1b）利用MATLAB随机数生成初始颗粒P₁的中心点坐标(x₁,y₁)，生成第二个颗粒P₂的中心点坐标(x₂,y₂)，计算P₁，P₂的中心距

L12=(x2-x1)2+(y2-y1)2---(2)]]>

1c）若L₁₂≥2R，则第二个颗粒满足要求，接着生成第三个颗粒P₃且判断L₁₃，L₂₃是否均大于2R；若L₁₂<2R，则重新生成第二个颗粒P₂直至不发生颗粒重叠。