[发明专利]一种建筑膜材非线性力学行为的预测方法

权利要求书

1.一种建筑膜材非线性力学行为的预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

剪裁试验用试件；具体包括：

按照建筑膜材纤维方向进行裁剪，得到包括不同纤维方向的大小相等的多个长条形试件；

所述纤维方向包括经向、纬向和45°方向；

对试件进行拉伸试验，记录试验数据；

所述拉伸试验包括恒定加载速率的单调拉伸试验和等幅度的逐级加卸载拉伸试验；

对试验数据进行拟合处理，构建本构模型，所述本构模型包括建筑膜材各主方向的切线模量模型和卸载模量及重加载模量模型；

所述本构模型的构建过程包括对经向和纬向进行拉伸试验得到的试验数据进行拟合处理和以纤维偏轴45°试件加卸载试验得到的试验数据曲线为优化目标进行参数优化；

利用所述本构模型对建筑膜材不同加载机制下的非线性力学行为进行预测。

2.根据权利要求1所述的预测方法，其特征在于，

所述本构模型具体为：

式中，为建筑膜材切线模量，σ_i拉伸力分量；i表示方向，1、2表示经向、纬向，6表示剪切方向；ε_i为应变分量，为卸载或重加载模量，为建筑膜材加卸载过程中经历的最大应变分量,A_1～9为模型参数。

3.根据权利要求2所述的预测方法，其特征在于，所述本构模型参数的确定方法包括：

1)输入材料初始参数；

2)计算应变增量，使用i＝1,2,6三个状态变量分别记录材料主方向在加载历程中所达到的最大拉伸应变和剪应变；

3)计算当前应变，并与当前步的状态变量作比较；

4)根据比较结果确定经向切线模量、纬向切线模量及剪切模量；

5)计算单元雅克比矩阵；

6)计算应力分量，并更新状态变量；

7)判断单元应力是否满足失效准则，若满足，则该单元失效；若不满足，则回到2)继续运算。

4.根据权利要求3所述的预测方法，其特征在于，通过反算法获取模型剪切模量最优解。

5.根据权利要求4所述的预测方法，其特征在于，所述反算法通过MATLAB程序结合ABAQUS软件实现；得到所述最优解的过程通过MATLAB程序中的“lsqnonlin”函数实现。

6.根据权利要求5所述的预测方法，其特征在于，当数值模拟结果满足条件：时，所述反算法得到参数的最优解，式中：F_ti(A₁,A₂,A₃,A₄,A₅)为模型预测结果，F_e,ti为试验结果，A₁,A₂,A₃,A₄,A₅为模型参数。