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一种功能梯度板力学特性数值仿真方法技术

技术编号:40095080 阅读:25 留言:0更新日期:2024-01-23 16:48
本发明专利技术公开了一种功能梯度板力学特性数值仿真方法,所述方法包括获取目标功能梯度板对应的结构模型,采用升阶或节点加密算法将结构模型进行单元细分,并将各细分单元进行插值近似,并基于三维弹性理论,采用目标功能梯度板对应的弹性矩阵,创建目标功能梯度板的静力学等几何比例边界有限元系统方程;通过求解方程得到基于位移和节点力的矩阵,进而根据基于位移和节点力的矩阵与各控制点的坐标、目标功能梯度板的厚度得到目标功能梯度板内各控制点的场变量;最后根据目标功能梯度板内各控制点的场变量确定目标功能梯度板内部各位置的力学特性。本发明专利技术旨在降低目标梯度板内部的力学特性的计算成本,进而提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功能梯度板力学特性数值仿真,尤其涉及一种功能梯度板力学特性数值仿真方法


技术介绍

1、目前,功能梯度材料是两种或多种材料复合且成分和结构呈连续梯度变化的一种新型复合材料,基于其性质、组成或结构在空间上逐渐变化,进而可实现特定的功能或性能,以及其具有耐高温、承载能力大、疲劳寿命长等力学特性,在航空航天、医疗器械、电子和光电子器件等许多领域都具有潜在的用途。

2、其中,现有技术中为了考虑功能梯度板材料性质沿厚度方向非均匀性与传统壳单元失效,而需要将板结构在整个三维计算域内进行离散,包括厚度方向。然而这类建模方法存在较大的局限性,例如,目前发展较为成熟的有限元法,为了适应板结构面内尺寸远大于厚度方向尺寸的实际情况,避免出现数值问题(如自锁、网格依赖等),满足工程精度要求,需要将计算域离散为较细的网格,这很大程度上耗费了大量的计算自由度,极大地提高了计算成本。以及专利公开号为cn114492123a的专利技术专利公开了一种基于分层法对功能梯度材料结构进行拓扑优化方法,虽将功能梯度材料结构划分成若干层,每层的材料参数按函数形式变化,相邻层本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,在所述步骤S2中,采用基函数R(η,ζ)对各细分单元的位移u场进行插值近似,得到位移u场在xyz方向的基函数表示:

3.如权利要求2所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:

4.如权利要求3所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述应力与应变的矩阵为:

5.如权利要求4所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述获取应变与位移的矩阵的步骤包括:...

【技术特征摘要】

1.一种功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:

2.如权利要求1所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,在所述步骤s2中,采用基函数r(η,ζ)对各细分单元的位移u场进行插值近似,得到位移u场在xyz方向的基函数表示:

3.如权利要求2所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述步骤s3具体包括:

4.如权利要求3所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述应力与应变的矩阵为:

5.如权利要求4所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述获取应变与位移的矩阵的步骤包括:

6.如权利要求5所述的功能梯度板力学特性数值仿真方法,其特征在于,所述基于nurbs的应力-位移的矩阵为...

【专利技术属性】
技术研发人员:臧全胜张蓓钟燕辉李晓龙刘俊叶文斌刘小锋牛永定
申请(专利权)人:郑州大学
类型:发明
国别省市:

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