[发明专利]将复材参数逆向迭代进行层合板细-宏观耦合分析的方法

说明书

本发明提供了一种将复材参数逆向迭代进行层合板细‑宏观耦合分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：进行复合材料层合板细观分析，运行层合板分析得到结果，查看结果后进行层合板参数保存与传递，将复材层合板有效特性转换至宏观分析中；在宏观分析中建立复合材料层合板模型，划分网格后添加复材层合板细观分析得到的材料参数，施加边界添加载荷后进行复合材料层合板宏观分析；查看并分析宏观分析结果是否达到预期结果；根据宏观分析结果，对层合板细观分析设置进行改进。本发明可以大大提高设计复合材料层合板结构的效率，增强对复合材料等效特性影响的准确度和高效性。

技术领域

本发明涉及一种通过材料数据库进行层合板细-宏观耦合分析的方法，可应用于复合材料层合板细观与宏观的等效特性计算以及预测。

背景技术

复合材料由两种或两种以上的材料通过物理或化学的方式混合而得到，复合材料由基体相和增强相组成，在宏观尺度上表现为一种优于其单一组分性能的新型材料。然而随着对复合材料研究的深入，其在细观结构和复合机理中存在的复杂力学问题也不容忽视，且会对复合材料的宏观性能产生极大的影响。

细观力学上通常认为其受到均匀的边界条件作用，且处于统计均匀场内，可以由施加均匀应变(位移)边界条件和均匀应力边界条件来实现。而复合材料的宏观性能和各代表性体积元(RVE)的组分性能与结构具有定量关系，因此复合材料领域中对材料性能研究时多选取RVE。材料在细观尺度上的应力应变场通过体积平均值来影响材料的宏观性能，而这些场量在代表性体积元内的平均值与复合材料内的平均值相同。现有复合材料基于微观、细观结构与组分性能来确定材料的宏观性能的方法，如果做到满足RVE尺寸远小于结构特征尺寸，且具有RVE尺度在宏观和细观上的二重性，即可将细观建模计算平均力学参数用来描述宏观等效力学性能。但该方法理论与实际实施计算起来流程十分复杂，很难进行快速高效的建模与计算。

近年来，基于计算机数值模拟计算复合材料等效特性的研究日趋成为加速新复合材料开发进程的有效途径。由于材料模拟方法的发展和计算机运算速度的跃变，可以在接受的时间内完成对成千上万候选材料结构的计算，这为材料设计的顺利开展创造了条件。开展以优化某种特定功能为目的的材料设计研究可以指导实验快速地找到性能优异的功能材料，同时有助于加深对材料-结构一性质”对应关系的物理理解。

发明内容

本发明的目的是：针对复合材料细观结构对宏观性能影响的问题，提供一种通过材料数据库进行层合板细-宏观耦合分析的仿真模拟方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供了一种将复材参数逆向迭代进行层合板细-宏观耦合分析的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、进行复合材料层合板细观分析，设置复合材料层合板所需基体相和增强相的材料参数、铺层方向、铺层厚度以及复合材料结构组分；

步骤2、运行层合板分析得到结果，查看结果后进行层合板参数保存与传递，将复材层合板有效特性转换至宏观分析中，包括以下步骤：

步骤201、基于步骤1设置的参数对层合板建模后，对层合板模型截面使用经典层压理论计算得到层合板ABD矩阵和热膨胀系数；

步骤202、通过创建截面，将层合板的ABD矩阵参数以截面属性的形式保存至材料参数库中，并同时将所有层合板ABD矩阵重新排列得到一个材料的ABD矩阵ABD matrix，将材料的ABD矩阵ABD matrix传递至复材宏观分析中；

步骤3、在宏观分析中建立复合材料层合板模型，划分网格后添加复材层合板细观分析得到的材料参数，施加边界添加载荷后进行复合材料层合板宏观分析；

步骤4、查看并分析宏观分析结果是否达到预期结果；

步骤5、根据宏观分析结果，对层合板细观分析设置进行改进，并重复步骤1至步骤4，直至宏观分析结果达到预期结果。