[发明专利]基于近似模型技术的复合泡沫塑料界面相力学测试方法

权利要求书

1.一种基于近似模型技术的复合泡沫塑料界面相力学参数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、通过实验测量复合泡沫塑料的宏观力学性能，具体为：分别制备不同微珠体积含量的复合泡沫塑料，并对其进行准静态下的单向拉伸实验；根据拉伸曲线确定材料的两个基本弹性常数，即杨氏模量E_c和泊松比ν_c；

步骤二、界面相细观力学建模，具体为：通过内聚力单元理论对复合泡沫塑料界面相进行细观有限元建模；界面相的力学行为通过张力-位移法则来控制，界面相的变形包含一个沿厚度方向的法向位移和两个切向位移；

步骤三、复合泡沫塑料细观有限元建模，具体为：分别针对不同微珠含量的复合泡沫塑料建立细观有限元模型，为了考虑界面效应，将复合泡沫塑料视为由基体、微珠和界面相组成的三相材料，将步骤二中建立的界面相力学模型引入到三维单胞模型中，使其位于基体与微珠之间，以此来模拟界面相的力学行为；

步骤四、复合泡沫塑料弹性性能有限元仿真计算，具体为：为了满足对称性和周期性，对有限元模型施加周期性边界条件；利用ABAQUS-Standard求解器来计算模拟材料在单向拉伸载荷下的弹性响应，然后基于仿真结果通过计算细观力学均匀化方法来获取复合泡沫塑料的宏观杨氏模量和泊松比；

步骤五、建立复合泡沫塑料宏观弹性响应的近似模型，具体为：根据步骤二中建立的界面相细观力学模型，选取界面相的力学参数作为输入变量进行试验设计；采用拉丁超立方采样准则生成一定数量的设计样本点，包括训练样本和测试样本；利用步骤三中建立的复合泡沫塑料细观有限元模型对每个样本点进行如步骤四所述的有限元仿真计算，获得各样本的输出响应状态；根据样本计算结果，建立复合泡沫塑料宏观弹性响应的近似模型；

步骤六、复合泡沫塑料界面相力学参数识别，具体为：结合步骤一中测得的复合泡沫塑料宏观弹性常数的实验数据和步骤五中建立的复合泡沫塑料宏观弹性响应的近似模型，对复合泡沫塑料界面相力学参数进行识别；

步骤七、在材料的生产设计阶段，利用步骤六中得到的复合泡沫塑料界面相力学参数对不同微珠含量的复合泡沫塑料的宏观弹性常数进行准确评估并用于设计相应的材料。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，步骤二中所述的界面相细观力学模型所描述的界面相弹性段本构关系为：t=tntstt=KnnKnsKntKnsKssKstKntKstKttδnδsδt=Kδ]]>，其中：t为名义应力向量，δ为界面位移向量，K为界面刚度矩阵，下标n，s，t分别代表法向方向和两个切向方向；并且有：

1)界面相刚度矩阵非对角元素为0，即法向与切向解耦；

2)界面相两个切向方向的刚度相等，即K_ss=K_tt；

则需要确定的界面相参数为厚度T、法向刚度K_n和切向刚度K_t。