[发明专利]一种快速获取脆性材料冲击破坏特性的方法

摘要

本发明公开一种快速获取脆性材料冲击破坏特性的方法，通过有限单元定位部件得到即将发生破坏的有限单元编号；用离散单元生成部件，根据所述的有限单元编号在每个有限单元内部用等参逆变换法生成8个离散单元，并根据离散单元规模在存有本发明方法的计算机内部存储器中分配存储空间；通过单元信息传递部件将所述每个有限单元的运动学、力学信息传递给在其内部生成的8个离散单元以实现替换前后有限单元与离散单元的运动学、力学信息近似等效；通过单元信息更新部件，更新有限单元和离散单元在内部存储器中的单元信息；最后通过破坏特性获取部件快速获取脆性材料在冲击载荷作用下的裂纹扩展和碎片飞散等破坏特性。

主权项

一种快速获取脆性材料破坏特性的方法，其特征在于包括：用有限单元定位部件，根据有限单元替换条件判断即将替换的有限单元，得到有限单元的编号；用离散单元生成部件，根据所述有限单元编号，在每个有限单元内部用等参逆变换法得到自然坐标系中的8个点在全局坐标系中的8个映射点，以获取的映射点坐标作为离散单元的节点坐标，以原有限单元边长的四分之一为半径生成8个半径相同的离散单元并赋予单元编号、节点编号及部件编号，并根据离散单元规模在计算机内部存储器中分配用来存储离散单元信息的存储空间；通过单元信息传递部件，根据所述有限单元8个节点的位移、速度和加速度运动学信息，用插值方法获得上述8个映射点处的位移、速度和加速度信息并赋予所述的8个离散单元节点；将有限单元节点的约束条件赋予所述的8个离散单元；将有限单元的材料属性赋予所述的8个离散单元；利用所述的8个离散单元之间的相互作用力表示有限单元的应力；每个离散单元的等效质量为有限单元质量的八分之一；每个离散单元的等效体积为有限单元体积的八分之一，使替换前后有限单元与所述8个离散单元的运动学、力学信息的近似等效；通过单元信息更新部件，更新有限单元和离散单元数据，包括删除被替换的有限单元及其相应的运动学、力学信息和存储新生成的离散单元及其相应的运动学、力学信息，得到有限元与离散元耦合模型；利用破坏特性获取部件，在所述耦合模型的有限单元和离散单元区域分别用有限元法和离散元法求解，在离散元法求解过程中，脆性材料的破坏是通过改变离散单元间连接型式来实现的：当离散单元间的相互作用力超过脆性材料的破坏强度时，离散单元间便发生破坏，离散单元间的连接形式相应地从连接型转换为接触型，记录下发生破坏的离散单元，在两个离散单元节点连线中点添加标识以描述裂纹发生；如果一个或几个离散单元与相邻的离散单元都发生了破坏便得到了脆性材料的碎片飞散特性，因此在离散单元区域便能快速地获取脆性材料在冲击载荷作用下的裂纹扩展和碎片飞散破坏特性。