[发明专利]一种基于人工智能的复合材料失效高效模拟方法

权利要求书

1.一种基于人工智能的复合材料失效高效模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，通过将横向正应力和横向剪切应力除以横向拉伸强度，将纵向剪切应力除以纵向剪切强度，进行无量纲化，从无量纲化的失效准则中获取独立参数，设获取的独立参数有K个，K为正整数；

步骤2，采用蒙特-卡洛方法生成独立参数变量的数据集，基于失效准则选取神经网络模型的训练数据集；

步骤3，构建两个神经网络模型，分别用于预测复合材料损伤起始和裂纹角度；其中，损伤起始模型为二分类模型，裂纹角度模型为多分类模型；利用训练数据集训练两个神经网络模型；

所述损伤起始模型的输入为K个独立参数值，输出一个代表复合材料是否失效的分类参数；所述裂纹角度模型的输入为K个独立参数值，输出10个分类参数，每个分类参数对应一个角度范围；

步骤4，获取复合材料应力状态，按照步骤1对应力进行无量纲化，得到K个独立参数值并输入训练后的损伤起始模型，当判断复合材料失效时，将得到的K个独立参数值输入训练后的裂纹角度模型，预测裂纹角度所在范围，对预测裂纹角度结果中概率最大的两个角度范围采用黄金分割搜索算法来确定最终裂纹角度；

步骤5，在有限元软件ABAQUS中构建失效准则子程序，在该子程序中重建损伤起始模型和裂纹角度模型，将步骤3训练后的损伤起始模型和裂纹角度模型导入该子程序，在该子程序中实现步骤4进行复合材料损伤起始及角度确定的方法。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，对于LaRC05失效准则，新引入两个参数α_φ和β_TC，确定K＝7个独立参数变量：σ₂₂、σ₃₃、τ₂₃、τ₁₂、τ₁₃、α_φ和β_TC；其中，σ₂₂、σ₃₃表示复合材料坐标系对应平面上的正应力分量；τ₂₃、τ₁₂、τ₁₃表示复合材料坐标系对应平面上的剪切应力分量；参数α_φ＝tan(φ₀)，β_TC＝Y_T/Y_C，φ₀为横向压缩失效角度，Y_T表示横向拉伸强度，Y_C表示横向压缩强度。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的步骤1中，对LaRC05失效准则无量纲化，得到：

α_φ＝tan(φ₀)，

其中，f_mat为失效指标；θ为失效面与层合板厚度方向的夹角；τ_nT(θ)表示横向剪切应力，τ_nL(θ)表示纵向剪切应力；σ_n(θ)表示失效面上的正应力；S_T表示横向剪切强度，S_L表示纵向剪切强度；μ_T表示横向剪切摩擦系数，μ_L表示纵向剪切摩擦系数；

对τ_nT(θ)、τ_nL(θ)、σ_n(θ)无量纲化后得到