[发明专利]二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型及建立方法

权利要求书

1.二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法，其特征在于，所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观仿真模型包括基体、界面层及增强颗粒的三相复合材料，所述增强颗粒随机紧密地堆积在基体内，每个增强颗粒周围都包裹有厚度相等的界面层，建立方法包括如下步骤：

A、在大正方形区域的每个小区域内随机生成椭圆形增强颗粒；

B、消除大正方形区域任意相邻的两边界并复制与未消除边界相邻的椭圆形增强颗粒至已消除边界的位置以形成大正方形区域的新边界，以相同的速率移动未消除边界，周而复始地，构建大正方形区域的新边界并以相同速率移动未消除边界直至椭圆形增强颗粒的面积分数满足要求；

C、按照临近大正方形区域最新边界形成过程中所消除边界的椭圆形增强颗粒的分布方式，在大正方形区域最新边界形成过程中未消除边界的外部布局新的椭圆形增强颗粒以形成具有周期性边界条件的增强颗粒堆积模型；

D、在增强颗粒堆积模型中每一个椭圆形增强颗粒的外表面构造等厚度的界面层：对直角坐标系下的椭圆形增强颗粒进行坐标变换得到单位圆，根据单位圆及其切线关系得到直角坐标系下界面层的参数方程。

2.根据权利要求1所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法，其特征在于，步骤A的具体方法为：将大正方形区域划分为若干小正方形区域，为每个小正方形区域标号，在每个小正方形区域内随机生成至少一个椭圆形增强颗粒，为每个小正方形区域内的椭圆形增强颗粒都编写与所属小正方形区域标号相同的编码。

3.根据权利要求2所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法，其特征在于，步骤B的具体方法为：消除大正方形区域的右边界和下边界，将第一行小正方形区域内的椭圆形增强颗粒复制到大正方形区域的下边界位置，将第一列小正方形区域内的椭圆形增强颗粒复制到大正方形区域的右边界位置，复制的距离为当前大正方形区域的边长，椭圆形增强颗粒复制完成后界定大正方形区域的新边界，以相同的速率移动大正方形区域的上边界和左边界，周而复始地，构建大正方形区域的新边界并以相同速率移动未消除边界直至椭圆形增强颗粒的面积分数满足要求。

4.根据权利要求3所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法，其特征在于，步骤C的具体方法为：待大正方形区域最新边界形成后，将当前大正方形区域中最后一列以及最后一行小正方形区域内的椭圆形增强颗粒分别复制到当前大正方形区域左边界的外部和上边界的外部，复制距离均为当前大正方形区域的边长。

5.根据权利要求1或2或3或4所述二维高含量颗粒增强复合材料三相细观模型的建立方法，其特征在于，步骤D得到的直角坐标系下界面层的参数方程为：

其中，(X₁,Y₁)表示界面层外边界的坐标，θ表示椭圆形增强颗粒的长轴与直角坐标系下x轴的夹角，a、b分别代表椭圆形增强颗粒的长半轴长和短半轴长，(X_i,Y_i)表示椭圆形增强颗粒的中心坐标，t表示界面层的厚度，φ表示单位圆任意边界点处法向量与单位圆所属直角坐标x轴的夹角，φ∈(0,2π)。