[发明专利]仿真工具

说明书

一种用于仿真针对材料的应变诱发正交各向异性的存储在非暂时性介质上并由处理器执行的方法包括：计算仿真材料的三(3)个主应变方向；计算针对仿真材料的三(3)个畸变应变；以及计算针对仿真材料的三(3)个膨胀应变。该方法还包括计算针对仿真材料的自由能，计算的自由能是根据仿真材料的计算的三个主方向、三个畸变应变和三个膨胀应变来计算的。该方法还进一步包括经由计算的自由能来计算基于针对仿真材料的计算的自由能的针对仿真材料的应力。

相关申请的交叉引用

本申请要求名称为“Simulation Model(仿真模型)”且于2016年12月8日提交的临时申请No.62/777,091的优先权，该申请的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本公开总体上涉及仿真(或模拟，即simulation)，并且更特别地涉及粘弹性和工程仿真。

背景技术

早在工程学作为一门学科存在的几百年前，数学家们就开创了力学领域。他们开发的将应力与应变联系起来的框架在数学上是可行的，但几乎没有工程直觉。因此，复杂的跨学科问题是不切实际的，或者甚至是不可能解决的。

发明内容

本公开涉及一种用于仿真针对材料的应变诱发正交各向异性的存储在非暂时性介质上并由处理器执行的方法，该方法包括：计算仿真材料的三(3)个主应变方向；计算针对仿真材料的三(3)个畸变应变；以及计算针对仿真材料的三(3)个膨胀应变。该方法还包括计算针对仿真材料的自由能，计算的自由能是根据仿真材料的计算的三个主方向、三个畸变应变和三个膨胀应变来计算的。该方法还进一步包括经由计算的自由能来计算基于针对仿真材料的计算的自由能的针对仿真材料的应力。

在一些配置中，膨胀能根据以下等式从大应变的角度来定义：

，其中，z是膨胀函数，并且ε是在主应变方向上。

在一些配置中，该方法还包括根据以下等式将畸变应变定义为仿真材料的拉伸比的对数：

，其中，等于在小应变下的纯剪切，和是在主方向上的真实应变，和是沿着仿真材料在垂直方向上的拉伸，并且根据以下等式将剩余面的畸变应变定义为仿真材料的拉伸比的对数：

，其中。

在一些配置中，该方法还包括根据以下等式在主应变方向上计算计算应力：

。

在一些配置中，该方法还包括利用与广义麦克斯韦模型并行的交联网络计算熵弹性，麦克斯韦元件包括将能量存储为容积比吉布斯自由能的非线性弹簧，其中应力根据以下等式导出：

。

本公开还涉及一种用于仿真针对正交各向异性复合材料的应力和应变的存储在非暂时性介质上并由处理器执行的方法，该方法包括计算针对仿真正交各向异性复合材料的六(6)个畸变应变和计算针对仿真正交各向异性复合材料的三(3)个膨胀应变。该方法还包括计算针对仿真正交各向异性复合材料的自由能，该计算的膨胀能是根据六个畸变应变和三个膨胀应变来计算的。该方法还进一步包括经由计算的自由能来计算基于针对正交各向异性材料的计算的膨胀能的针对仿真正交各向异性复合材料的应力。

在一些配置中，膨胀能根据以下等式从大应变的角度来定义：

，其中，ε是在正交各向异性的主方向上的应变，κ是体积模量，并且z函数组合成对自由能的膨胀贡献。

在一些配置中，畸变应变由角度定义，该角度导致应力张量计算中的双曲正割函数。

在一些配置中，该方法还包括根据以下等式将畸变应变定义为仿真材料的拉伸比的对数：

，其中等于在小应变下的纯剪切，和是在主方向上的真实应变，和是沿着仿真材料在垂直方向上的拉伸，并且根据以下等式将剩余面的畸变应变定义为仿真材料的拉伸比的对数：

，其中。