[发明专利]FRP复合材料复杂非线性弹粘塑性本构的有限元的方法

权利要求书

1.一种FRP复合材料复杂非线性弹粘塑性本构的有限元的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，读取前一增量步结束时材料积分点处的应力、应变、应变率及时间状态量；

步骤2，进入试用弹性变形阶段，更新当前增量步中材料积分点处应力、应变、应变率状态量，此时状态量均称为试用状态量；

步骤3，根据材料应力状态判断当前处于拉伸或压缩状态，并判断材料是否屈服：

若材料处于拉伸状态，则采用拉伸条件下的硬化函数，判断材料是否屈服；若材料处于压缩状态，则采用压缩条件下的硬化函数，判断材料是否屈服；

在判断材料屈服状态时考虑了FRP复合材料在拉伸和压缩条件下屈服行为的不对称性，从而分别构建屈服函数：根据材料应力状态σ₂₂+σ₃₃的值判断当前材料积分点处于拉伸还是压缩状态，并判断材料是否屈服：若σ₂₂+σ₃₃＞0，则当前材料积分点处于拉伸状态，采用由FRP试件拉伸试验结果拟合得出的硬化函数以及等效应力函数构成屈服函数；若σ₂₂+σ₃₃≤0，则当前材料积分点处于压缩状态，采用由FRP试件压缩试验结果拟合得出的硬化函数以及等效应力函数构成屈服函数；构成屈服函数后，判断材料积分点是否进入屈服状态，所述的σ_ij,i,j＝1,2,3为FRP材料应力分量，方向1，2，3为材料的主方向；

步骤4，若材料未屈服，则当前增量步无粘塑性应变出现，直接输出试用状态变量；

步骤5，若进入屈服状态，则判断当前材料处于加载状态或卸载状态：

若材料处于加载状态，则采用加载段的过应力函数构成动态屈服函数；若材料处于卸载状态，则采用卸载段的过应力函数构成动态屈服函数；

考虑了FRP复合材料动态屈服后在加载和卸载条件下的行为不一致特性，分别构建动态屈服函数：在判断了材料进入屈服状态后，根据前一增量步n中动态屈服函数F_n、应力σ_ij,n及应力增量dσ_ij,n组成的值判断当前材料处于加载状态或卸载状态，若则当前材料积分点处于加载状态，采用通过FRP试件屈服后持续加载的实验结果拟合得出的过应力函数构建当前增量步的动态屈服函数；若则当前材料积分点处于动态屈服后的卸载状态，采用通过FRP试件动态屈服后卸载的实验结果拟合得出的过应力函数构建当前增量步的动态屈服函数；

步骤6，基于动态屈服函数，形成动态屈服阶段的Kuhn-Tucker加卸载一致性条件；

步骤7，采用回归映射算法求解动态屈服后材料积分点处的应变增量、应变率增量及应力增量，更新积分点处的应力、应变、应变率和时间状态量；

步骤8，保存并输出当前增量步结束时材料积分点处的应力、应变、应变率及时间状态量，结束当前增量步的计算，并在进入下一增量步后重复上述步骤。