[发明专利]一种离散相增强复合材料细观结构的建模方法

权利要求书

1.一种离散相增强复合材料细观结构的建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)拟定复合材料的模型的形状和尺寸，并确定模型边界；

(2)设定i尺寸范围内的颗粒增强相的体积和为V(i)；

(3)在所述模型及其上方的空间内，随机获得在i尺寸范围内的若干个颗粒模型，使各个颗粒模型的体积和为V(i)，各个颗粒模型均与周围的颗粒模型之间不发生干涉；

(4)重复步骤(2)和(3)，生成i尺寸范围内的所有颗粒模型；

(5)将步骤(4)中所述的颗粒模型的表面划分有限元网格，并将步骤(1)中拟定的模型边界划分有限元网格；将各有限元网格赋予壳元属性，并赋予刚体材料属性；

(6)定义颗粒模型之间的接触方式，定义颗粒模型与步骤(1)中所述模型的边界的接触方式，通过有限元法模拟颗粒的下落过程；

(7)使i尺寸范围内的所有颗粒模型恰好充满步骤(1)中所述模型的内部空间，若i尺寸范围内的所有颗粒模型不能充满所述模型的内部空间，则增加步骤(5)中壳元的厚度，直至恰好充满为止；

(8)分别得到各个颗粒模型的有限元模型和基体的有限元模型，将颗粒模型与步骤1)中所述模型的边界之间的部分视为复合材料的基体，并划分基体实体单元，得基体的有限元模型；

(9)通过定义基体与颗粒间的约束方式和定义基体和颗粒的材料属性，删除模型边界的壳元和颗粒表面的壳元，完成颗粒增强复合材料结构建模。

2.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：步骤(3)中，i尺寸范围内的若干个颗粒模型的获得方法，包括如下步骤：

a、在所述模型及其上方的空间内，随机产生一个点，以该点为中心，生成一个直径在i尺寸范围内的球；

b、在所述球内生成内接多面体，将内接多面体的顶点沿球的半径方向内收或外放，使其模拟颗粒的实际形状，并保证该内接多面体与周围的颗粒模型之间不发生干涉，得到一个颗粒模型；

c、计算步骤b中得到的颗粒模型的体积；

d、重复步骤a-c，将得到的各个颗粒模型的体积求和，得到ΣV；

e、判断ΣV是否达到V(i)，若不是，则重复步骤a-d。

3.根据权利要求2所述的建模方法，其特征在于：步骤b中，所述内接多面体与周围的颗粒模型之间不发生干涉为所述内接多面体与周围的颗粒模型边界之间没有重合部分。

4.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：步骤(6)中，颗粒模型之间的接触方式为面-面接触或点-面接触；颗粒模型与步骤(1)中所述模型的边界的接触方式为面-面接触或点-面接触。

5.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：步骤(8)中，各个颗粒模型的有限元模型的获得方法为：根据颗粒模型表面的壳单元将颗粒模型划分为实体单元，即得。

6.根据权利要求1所述的建模方法，其特征在于：步骤(9)中，基体与颗粒间的约束方式为共节点约束或绑定约束。