【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料细观力学，具体涉及一种用于快速求解复合材料细观力学响应的方法、装置及电子设备。
技术介绍
1、由于复合材料的各向异性、非均质性以及成型工艺和加工工艺导致的缺陷，复合材料构件在装配连接过程中易出现材料损伤，严重影响复合材料构件的承载性能及使用寿命。因此，分析复合材料的损伤失效机理、准确预测宏观结构性能在复合材料构件研制过程中至关重要。
2、然而，复合材料的宏观力学性能非常复杂，很难从传统的宏观尺度上进行简单的描述。由于复合材料具有天然的多尺度特征，宏观尺度下的损伤失效通常是由微观尺度下的材料破坏层层累积而造成的。因此，在复合材料的宏观结构性能预测和损伤分析过程中，需要基于复合材料的细观力学来构建复合材料宏观和细观力学之间的关系，分析微观结构力学响应，进而获得其在宏观尺度下的力学行为表征。
技术实现思路
1、为了快速准确地求解复合材料复杂微观力学响应，根据本申请的第一方面，提供一种用于快速求解复合材料细观力学响应的方法，所述方法包括：
2、采用随机算法，构建复合材料的rve随机分布模型；
3、根据基体的非线性行为，建立基体的弹塑性本构模型；
4、基于变分框架的fft算法，根据基体的所述弹塑性本构模型，建立复合材料细观力学快速求解器模型；
5、根据宏观应变和材料属性参数，基于离散化的所述rve随机分布模型，采用所述复合材料细观力学快速求解器模型计算所述rve随机分布模型的力学响应。
6、在本申请的一
7、根据预设的rve随机分布模型参数，设置随机序列吸附算法的输入参数；
8、根据所述输入参数，采用随机序列吸附算法，生成基体和纤维的二维初始模型；
9、将基体和纤维的所述二维初始模型在三维方向上进行拉伸并装配后，获得所述三维rve随机分布模型。
10、在本申请的一些实施例中，建立基体的所述弹塑性本构模型包括：
11、根据抛物面屈服准则，确定基体的塑性屈服状态；
12、根据试验获得的材料参数，确定基体的塑性流动模型；
13、根据等效塑性应变，确定基体的塑性屈服硬化模型；
14、根据基体的所述塑性屈服状态、所述塑性流动模型和所述塑性屈服硬化模型，通过弹性预测/回归映射方法建立基体的所述弹塑性本构模型。
15、在本申请的一些实施例中，建立复合材料细观力学快速求解器模型包括：
16、基于变分原理，初始化力学响应平衡方程；
17、基于离散傅里叶变换，对力学响应平衡方程进行线性化处理，以建立力学响应线性系统；
18、采用共轭梯度法对所述力学响应线性系统进行迭代求解，获得更新的应变增量；
19、将更新的应变增量输入基体的所述弹塑性本构模型，获得更新的状态变量，从而建立所述复合材料细观力学快速求解器模型。
20、在本申请的一些实施例中，根据宏观应变和材料属性参数，基于离散化的所述rve随机分布模型，采用所述复合材料细观力学快速求解器模型计算所述rve随机分布模型的力学响应包括：
21、对所述rve随机分布模型进行离散化；
22、根据所述材料属性参数，向所述rve随机分布模型添加周期性边界条件；
23、向离散的所述rve随机分布模型施加所述宏观应变，并采用所述复合材料细观力学快速求解器模型进行求解。
24、在本申请的一些实施例中，所述rve随机分布模型满足以下约束条件中的至少一种：
25、纤维中心坐标不重合条件、边界连续条件以及纤维体积百分比条件。
26、在本申请的一些实施例中，所述方法还包括：
27、将计算获得的力学响应与有限元方法获得的计算结果进行对比验证。
28、根据本申请的另一方面，还提供一种用于快速求解复合材料细观力学响应的装置，包括：
29、第一模型构建模块，用于采用随机算法，构建复合材料的rve随机分布模型；
30、第二模型构建模块，用于根据基体的非线性行为，建立基体的弹塑性本构模型；
31、第三模型构建模块，用于基于变分框架的fft算法，根据基体的所述弹塑性本构模型，建立复合材料细观力学快速求解器模型；
32、求解模块，用于根据宏观应变和材料属性参数，基于离散化的所述rve随机分布模型，采用所述复合材料细观力学快速求解器模型计算所述rve随机分布模型的力学响应。
33、在本申请的一些实施例中，所述装置还包括：
34、验证模块，用于将计算获得的力学响应与有限元方法获得的计算结果进行对比验证。
35、根据本申请的另一方面，还提供一种用于快速求解复合材料细观力学响应的电子设备，包括：
36、一个或多个处理器；
37、存储装置，用于存储一个或多个程序；
38、当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现上述方法。
39、本申请提供的快速求解复合材料细观力学响应的方法中，采用随机算法构建了复合材料的rve随机分布模型，根据基体的非线性行为建立了基体的弹塑性本构模型；基于变分框架的fft算法，结合基体的弹塑性本构模型，建立了复合材料细观力学快速求解器模型，从而实现了对复合材料复杂微观力学响应进行准确、高效地求解。
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1.一种用于快速求解复合材料细观力学响应的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建复合材料的所述RVE随机分布模型包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立基体的所述弹塑性本构模型包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立复合材料细观力学快速求解器模型包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据宏观应变和材料属性参数，基于离散化的所述RVE随机分布模型，采用所述复合材料细观力学快速求解器模型计算所述RVE随机分布模型的力学响应包括：
6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，所述RVE随机分布模型满足以下约束条件中的至少一种：
7.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，还包括：
8.一种用于快速求解复合材料细观力学响应的装置，其特征在于，所述装置包括：
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，还包括：
10.一种用于快速求解复合材料细观力学响应的电子设备，其特征在于，包括：<...
【技术特征摘要】
1.一种用于快速求解复合材料细观力学响应的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，构建复合材料的所述rve随机分布模型包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立基体的所述弹塑性本构模型包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，建立复合材料细观力学快速求解器模型包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据宏观应变和材料属性参数，基于离散化的所述rve随机分布模型，采用所述复合材料细...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁彪，胡文龙，程晖，王帅鹏，张开富，成昊聪，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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