[发明专利]用于分析和制造具有预定载荷容量的结构构件的系统和计算机程序产品

权利要求书

1.一种用于分析复合构件的载荷容量的系统，所述系统包括：

输入/输出模块，用于从用户接收模型数据；

模型生成器模块，配置成经由所述输入/输出模块提供界面，以及从所 述输入/输出模块接收所述模型数据；

数据库模块，包括关于多个复合材料的材料特性的至少一个数据库；

材料处理器模块，配置成从所述模型生成器模块接收所述模型数据， 以及从所述数据库模块中检索对应的材料特性数据；

分析模块，配置成根据来自所述材料处理器模块的所述材料特性数据 执行所述模型数据的有限元分析，以生成代表所述复合构件的均质分析数 据，包括关于所述复合构件的高斯点的应变张量的集合；

微机械增强器分析包模块，配置成接收所述均质分析数据并生成增强 分析数据，所述增强分析数据包括关于所述复合构件的失效条件的应变张 量特征的增强集合；以及

应变不变量失效理论分析模块，配置成接收所述增强分析数据并使用 分析的应变不变量失效理论，以生成代表所述复合构件中导致损坏不稳定 性的载荷条件的结果数据；

其中所述材料处理器模块被配置成提供关于所述复合构件的所述复合 材料的至少一个纤维相临界应变不变量和提供关于所述复合构件的复合材 料的至少一个基体相临界应变不变量，以及，所述分析模块、所述微机械 增强器分析包模块和所述应变不变量失效理论分析模块被配置成对不同预 定载荷重复下列步骤，从而计算与最大保持能量相对应的临界载荷：

确定关于所述复合构件的复合材料的多个基体相应变不变量值，每个 基体相应变不变量值对应于由于在所述复合构件上的预定载荷所致的所述 复合构件的基体相的多个高斯点之一的应变条件；

确定关于所述复合构件的复合材料的多个纤维相应变不变量值，每个 纤维相应变不变量值对应于由于在所述复合构件上的所述预定载荷所致的 所述复合构件的纤维相的多个高斯点之一的应变条件；

比较每个基体相应变不变量值与所述基体相临界应变不变量，并比较 每个纤维相应变不变量值与所述纤维相临界应变不变量，以识别关于所述 预定载荷的每个高斯点的临界状态；以及

确定关于所述预定载荷的总应变能的划分，根据所述高斯点的所述临 界状态，将所述总应变能在保持能量和分散能量之间进行划分。

2.根据权利要求1所述的系统，还包括：

概率模块，配置成确定所述结果数据中由于由以下构成的群组中的一 个或多个而使得在概率上可能发生的至少一个变化：所述复合构件的材料 的变化和所述复合构件的几何结构的变化。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述应变不变量失效理论分析 模块配置成生成结果数据，所述结果数据包括由以下构成的群组中的至少 一个：所述不稳定性行进的可能方向和路径。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述应变不变量失效理论分析模 块被配置成划分与每个临界高斯点相关联的应变能作为分散能量、以及与 每个非临界高斯点相关联的应变能作为保持能量，从而确定所述总应变能 的划分。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述应变不变量失效理论分析 模块被配置成通过基于所述复合构件的薄板特性、根据隐损坏函数来确定 最大能量保持，以计算所述临界载荷。

6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述应变不变量失效理论分析 模块被配置成通过根据所述复合构件的保持能量对于所述复合构件的总内 应变能的比来确定损坏函数，以计算所述临界载荷。

7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统被配置成调整所述模 型数据，以根据所计算出的载荷容量调整所述复合构件的尺寸。

8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述数据库模块包括多个数据 库，至少一个所述数据库包括加速寿命材料信息，所述加速寿命材料信息 代表由于由以下构成的群组中的至少一个所导致的所述材料特性方面的变 化：时间消逝、暴露于湿度、暴露于温度、以及物理载荷。