[发明专利]投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法

权利要求书

1.一种投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）根据计算所需的精度要求，确定基体有限元模型的规模；

（2）采用MSC.PATRAN或HYPERMESH软件，选取solid单元对基体进行网格剖分，得到基体有限元模型，提取基体有限元模型各节点的位置坐标（x，y，z）；

（3）根据y方向上纤维1在基体中的体积含量、长度和直径，求出其纤维1根数n₁，通过随机分布，将纤维1随机投放到xz平面的基体节点上，

所述随机分布的要求为：a、若纤维1长度小于基体在y方向上的长度，并且两根纤维1长度之和大于或等于基体在y方向上的长度，则不让任何两根纤维1投放到基体xz平面上的同一节点上；b、若两根或多根纤维1长度之和小于基体沿y方向上的长度，则两根或多根纤维1投放到基体xz平面上同一个节点并沿y向分布，但要保证该节点沿y方向上的纤维1，任何2根之间的最小距离大于0；

（4）根据x方向上纤维2在基体中的体积含量、长度和直径，求出其纤维2根数n₂，通过随机分布，将纤维2随机投放到yz平面的基体节点上；

所述随机分布的要求为：a、若纤维2长度小于基体在x方向上的长度，并且两根纤维2长度之和大于或等于基体在x方向上的长度，则不让任何两根纤维2投放到基体yz平面上的同一节点上；b、若两根或多根纤维2长度之和小于基体沿x方向上的长度，则两根或多根纤维2投放到基体yz平面上同一个节点并沿x向分布，但要保证该节点沿x方向上的纤维2，任何2根之间的最小距离大于0；

（5）采用MSC.PATRAN或HYPERMESH软件，选取beam单元对纤维1和纤维2进行网格剖分；

（6）对基体、纤维1和纤维2进行几何尺寸和材料参数的赋值，即可获得双向混杂增强复合材料有限元模型。

2.根据权利要求1所述的投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于：所述纤维1根数n₁的计算方程式为式中，V_f1为纤维1的体积，单位nm³；r_f1为纤维1的半径，单位nm；l_f1为纤维1的长度，单位nm。

3.根据权利要求1所述的投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于：所述纤维2根数n₂的计算方程式为式中，V_f21为纤维2的体积，单位nm³；r_f2为纤维2的半径，单位nm；l_f2为纤维2的长度，单位nm。

4.根据权利要求1所述的投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于：所述基体的几何尺寸，为基体在x、y、z方向上的长度；所述基体的材料参数，包括基体的密度以及基体在x、y、z方向上的拉伸模量、剪切模量、泊松比和热膨胀系数。

5.根据权利要求4所述的投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于：所述纤维1的几何尺寸，为纤维1在y方向上的长度；所述纤维1的材料参数，包括纤维1的密度以及纤维1在y方向上的拉伸模量、剪切模量、泊松比和热膨胀系数。

6.根据权利要求4所述的投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于：所述纤维2的几何尺寸，为纤维2在x方向上的长度；所述纤维2的材料参数，包括纤维2的密度以及纤维2在x方向上的拉伸模量、剪切模量、泊松比和热膨胀系数。