[发明专利]环向梯度泡沫材料的三维细观模型的建模方法及其系统

权利要求书

1.一种环向梯度泡沫材料的三维细观模型的建模方法，其特征在于，包括：

获取环向梯度泡沫材料模型的宏观尺寸数据；

设置环向梯度泡沫材料的梯度分布构型；

根据所述梯度分布构型、以及所述环向梯度泡沫材料模型的宏观尺寸生成多个胞元核心点的坐标，其中新生成的胞元核心点的位置与已有的胞元核心点的位置相关；

根据所述多个胞元核心点的坐标建立具有细观胞元结构的环向梯度泡沫材料的几何模型，其中每个胞元均具有十四面体结构；

对环向梯度泡沫材料的几何模型进行网格划分，建立环向梯度泡沫材料的网格模型；

根据环向梯度泡沫材料的网格模型，建立可进行计算的环向梯度泡沫材料的有限元模型。

2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述梯度分布构型包括以下类型的环向梯度函数：单调线性环向梯度函数、单调非线性环向梯度函数、非单调线性环向梯度函数、非单调非线性环向梯度函数。

3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于，在建立环向梯度泡沫材料的几何模型之后，所述方法还包括：

根据环向梯度泡沫材料的几何模型的胞元核心点坐标和胞壁节点坐标，计算环向梯度泡沫材料的几何模型的胞元尺寸分布，其中将每个胞元核心点与该胞元核心点对应的多个胞壁节点的距离的平均值，作为该胞元核心点对应的胞元尺寸；

统计环向梯度泡沫材料的几何模型的胞元尺寸分布，并与所述环向梯度函数进行对比，判断生成的几何模型的梯度分布是否符合所述环向梯度函数。

4.根据权利要求3所述的建模方法，其特征在于，根据以下参数计算所述环向梯度泡沫材料的宏观模型的胞元尺寸：

环向梯度泡沫材料的胞元沿着环向方向所对应的半径数值、

环向梯度泡沫材料模型的宏观环向半径、

梯度率。

5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，新生成的胞元核心点符合以下规则：新生成的胞元核心点与已有的胞元核心点的距离不小于第一预设值，并且新生成的胞元核心点与已有的胞元核心点的距离小于三维空间内规则排列的任意两个相邻胞元核心点的距离。

6.根据权利要求5所述的建模方法，其特征在于，新生成的胞元核心点与已有的胞元核心点与三维空间内规则排列的任意两个相邻胞元核心点的距离的比值为0.8。

7.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述根据所述多个胞元核心点的坐标建立具有细观胞元结构的环向梯度泡沫材料的几何模型，包括：

所述多个胞元核心点分别以自身为中心并以相同的速度向外膨胀，当以每个胞元核心点为中心的十四面体与其周围的胞元核心点建立的十四面体接触时，膨胀过程结束。

8.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述环向梯度泡沫材料的网格模型的网格属性为：3节点三角形有限薄膜应变线性完全积分壳单元或4节点四边形有限薄膜应变线性完全积分壳单元。

9.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于，所述建立环向梯度泡沫材料的有限元模型，包括：

建立解析刚体模型并与环向梯度泡沫材料模型进行装配；

定义环向梯度泡沫材料模型的基体材料属性，给定模型的壳单元壁厚；

定义有限元模型的计算步、接触以及载荷信息。

10.一种环向梯度泡沫材料的三维细观模型的建模系统，其特征在于，包括：

宏观尺寸获取模块，用于获取环向梯度泡沫材料模型的宏观尺寸数据；

梯度分布构型设置模块，用于设置环向梯度泡沫材料的梯度分布构型；

胞元核心点生成模块，用于根据所述梯度分布构型、以及所述环向梯度泡沫材料模型的宏观尺寸生成多个胞元核心点的坐标，其中新生成的胞元核心点的位置与已有的胞元核心点的位置相关；

几何模型建立模块，用于根据所述多个胞元核心点的坐标建立具有细观胞元结构的环向梯度泡沫材料的几何模型，其中每个胞元均具有十四面体结构；

网格模型建立模块，用于对环向梯度泡沫材料的几何模型进行网格划分，建立环向梯度泡沫材料的网格模型；

有限元模型建立模块，用于根据环向梯度泡沫材料的网格模型，建立可进行计算的环向梯度泡沫材料的有限元模型。