[发明专利]一种模拟编织复合材料孔隙缺陷随机分布的方法有效

专利信息
申请号: 201910939599.8 申请日: 2019-09-30
公开(公告)号: CN110674589B 公开(公告)日: 2021-06-15
发明(设计)人: 杨振宇;张兆杭;崔少康;卢子兴 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G06F30/20 分类号: G06F30/20;G06F30/23;G06F111/10
代理公司: 北京科迪生专利代理有限责任公司 11251 代理人: 安丽;邓治平
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要: 发明提出了一种基于改进的三维随机碰撞算法模拟编织复合材料孔隙缺陷随机分布的方法,该方法考虑到编织复合材料中孔隙缺陷的随机分布和近似球形的特征,在材料模型中引入孔隙缺陷,然后利用有限元分析软件,对材料模型的力学性能进行计算,从而实现对含孔隙缺陷的编织复合材料力学性能的预测。
搜索关键词: 一种 模拟 编织 复合材料 孔隙 缺陷 随机 分布 方法
【主权项】:
1.一种模拟编织复合材料孔隙缺陷随机分布的方法,其特征在于,实现步骤如下:/n步骤(1):根据编织复合材料的结构特点和尺寸特征,选取细观力学模型;/n步骤(2):基于细观力学模型的周期性排布规律,确定代表体元RVE,所述代表体元RVE确定的原则是:代表体元通过阵列排布能够复现编织复合材料的实际结构;/n步骤(3):基于计算机辅助工程(CAE)工具,对所述代表体元RVE进行尺寸设置、赋予材料属性、网格划分,将代表体元RVE转化为用于数值仿真的有限元模型,完成有限元建模过程;/n步骤(4):基于有限元模型,利用三维随机碰撞算法获取代表体元RVE中孔隙位置的随机分布,具体实施步骤如下:/n步骤(4.1):初始化:设定与有限元模型尺寸相同的封闭区域,在该封闭域内生成指定数目的与缺陷包络球等大的球,并赋予球初始位置和速度;/n步骤(4.2):使用多次循环模拟球的物理碰撞过程,每个循环节又细分为预处理、瞬时运动、几何周期性控制、碰撞分析、动量传递五个步骤;/n步骤(4.3):计算球的位置分布的分散程度进行收敛判断,如果球的状态满足收敛条件,则输出代表体元RVE中孔隙缺陷的所有球的随机位置分布;/n步骤(5):根据获得的代表体元RVE中孔隙位置的随机分布,使用与球等大的球形选择框在有限元网格模型中选取单元,并将所选中单元的刚度设置为零,从而引入孔隙缺陷;/n步骤(6):在有限元模型中引入孔隙缺陷后,施加位移上周期性条件模拟代表体元RVE在实际材料中的相互作用,在CAE工具内体现为代表体元RVE的立方体顶点和有限元模型边界上结点之间的位移耦合关系,所述周期性条件目的是:施加周期性条件后,仅通过对单个代表体元RVE的计算,实现对实际结构的计算,大大减小有限元网格数量;/n步骤(7):施加周期性条件后,进一步对有限元模型施加边界条件以模拟实际材料受载时作用在代表体元RVE上的力和位移约束,在CAE工具内,体现为对代表体元RVE的立方体顶点施加力的载荷和与之对应的位移载荷;/n步骤(8):利用CAE工具进行仿真计算,利用可视化技术将代表体元RVE的力学性能计算结果进行可视化并验证,确保数值计算结果的准确性。/n
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