基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法技术

技术编号:46584657 阅读:0 留言:0更新日期:2025-10-10 21:22
本发明专利技术公开了基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,属于非线性固体材料多尺度力学行为仿真领域,包括以下步骤:S1.构建增量拉格朗日格式的离散宏观平衡方程;S2.建立宏微观尺度映射机制,将宏观控制体积中心点的变形梯度传递至微观代表体积单元边界;S3.开发广义边界条件引擎,以Hill‑Mandel能量等效力条件替代周期性约束;S4.利用有限体积法通量积分求解微观应力场,通过Hill‑Mandel能量等效力条件均质化微观代表体积单元的体积平均应力并反馈至宏观本构关系;S5.在离散宏观平衡方程中引入数值扩散项,当等效塑性应变超过预设阈值时触发扩散系数自适应提升。本发明专利技术通过分层FVM架构与广义边界引擎的协同创新,实现效率跃迁、边界解放以及精度突破。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及基于数值计算的非线性固体材料多尺度力学行为仿真领域,尤其涉及基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法


技术介绍

1、在计算固体力学领域,准确预测非线性异构材料(如含随机孔隙、纤维或相界面的复合材料)的力学响应始终是重大挑战。传统单一尺度方法存在根本性局限:宏观均质化模型(如唯象本构方程)无法捕捉微观结构演化导致的局部失效(如孔洞塌陷或剪切带形成);而全域微观离散化虽能描述细节,但计算成本随尺度扩大呈指数增长,对工程级模型(如航空发动机叶片)完全不具可行性。

2、为平衡精度与效率,多尺度建模方法在过去二十年快速发展,形成两大主流技术路线,但均存在显著缺陷:

3、1.并发式(concurrent)方法的代表技术包括准连续介质法(qc)和扩展有限元法(xfem),qc通过原子-节点位移匹配耦合分子动力学与连续介质区域,xfem则在裂纹尖端等局部区域嵌入微观模型;然而这些方法存在“尺度粘连”问题,强耦合界面处的能量传递需精确匹配(如qc中原子与节点的位移协调),实际操作中易引发应力振荡(误差超15%);同时其几何强依本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述离散宏观平衡方程如下:

3.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述步骤S1中还包括:

4.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述步骤S3具体包括:

5.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述通过Hill-Mandel能量等效力条件...

【技术特征摘要】

1.基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述离散宏观平衡方程如下:

3.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述步骤s1中还包括:

4.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述步骤s3具体包括:

5.根据权利要求1所述的基于有限体积法的非线性异构材料分层多尺度建模方法,其特征在于,所述通过hill-mandel能...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴可应文俊杜东洋
申请(专利权)人:沪渝人工智能研究院
类型:发明
国别省市:

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