[发明专利]一种高聚物材料力学性能的细观分析方法

权利要求书

1.一种高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1.构建高聚物细观几何模型：采集高聚物微观结构特征，根据不同密度对所述高聚物微观结构特征进行统计，获得所述高聚物细观几何模型；

S2.根据所述高聚物细观几何模型，构建高聚物细观几何模型整体样本，基于所述高聚物细观几何模型整体样本，通过截取的方式获取高聚物细观几何模型子样本，对所述高聚物细观几何模型子样本进行处理得到高聚物代表体的尺寸；

S3.根据所述高聚物代表体的尺寸设置高聚物细观几何模型尺寸，对所述高聚物细观几何模型进行处理，获得所述高聚物细观有限元模型，对所述高聚物细观有限元模型进行数值计算，获得高聚物细观有限元模型计算结果；

S4.根据所述高聚物细观有限元模型计算结果对高聚物材料的力学性能进行分析并得出结论。

2.根据权利要求1所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述S1中采集高聚物微观结构特征方法为：对高聚物材料的扫描电镜图像进行预处理，对预处理后的图像进行图像重建，通过剔除杂质的方式对重建后的图像去除不完整的边缘，获得去除杂质的图像，基于所述去除杂质的图像进行像素分析与单位转换处理获得所述高聚物微观结构特征。

3.根据权利要求2所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述高聚物微观结构特征具体包括：泡孔孔径分布和高聚物泡孔含量。

4.根据权利要求1所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述S2中确定所述高聚物代表体的尺寸过程具体为：

步骤一、获取所述高聚物细观几何模型结构特征中的三个变量，分别为：取泡孔含量、孔径参数和标准差；

步骤二、获取随机泡孔样本作为所述高聚物细观几何模型整体样本；

步骤三、通过随机位置、尺寸由从小到大的顺序选取所述高聚物细观几何模型子样本；

步骤四、确定基于子样本随机性误差的稳定尺度，记为L₁；

步骤五、确定基于整体相似性的稳定尺度，记为L₂；

步骤六、获取所述L₁和所述L₂中的最大值为高聚物代表体的尺寸。

5.根据权利要求1所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述S3中的处理过程具体为：基于所述高聚物代表体的尺寸设置高聚物细观几何模型尺寸，对高聚物细观几何模型结构进行网格划分和力学参数设置、边界条件施加，获得所述高聚物细观有限元模型。

6.根据权利要求5所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述S3中对所述高聚物细观有限元模型进行轴向压缩和轴向拉伸的数值模拟操作，获得所述高聚物细观有限元模型的破坏，以及力学应力-应变曲线的线性区和非线性区。

7.根据权利要求1所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述S4中力学性能包括弹性模量、抗压强度和抗拉强度。

8.根据权利要求7所述的高聚物材料力学性能的细观分析方法，其特征在于：所述弹性模量范围为10^-6Mpa-10³Mpa。