[发明专利]一种统一的各向同性、各向异性虚拟材料的能量建模方法和装置

权利要求书

1.一种统一的各向同性、各向异性虚拟材料的能量建模方法，其特征在于，包括以下步骤：

根据用户定义或者预先给出的方向计算对应线性材料的弹性矩阵，以判定所选方向对所定义材料的影响；

根据所需材料定义所选方向的拉伸能量函数及其权重，由此获得当前方向所对应的拉伸能量Ψ_Traction；

根据用户的材料需求，加入当前方向的转角能量函数及其权重，获得当前方向所对应的转角能量Ψ_Rotation；

由拉伸能量Ψ_Traction和转角能量Ψ_Rotation构成用户所定义的材料本构模型Ψ；

其中，Ψ、Ψ_Traction和Ψ_Rotation的计算公式为：

Ψ＝Ψ_Traction+Ψ_Rotation，

其中，为选择的方向ξ_k上的拉伸能量函数；KT_k是选择的方向ξ_k上拉伸能量的权重；n是用户定义的材料方向个数；KR_k是选择的方向ξ_k上旋转能量的权重；F是变形梯度；是材料变形在方向ξ_k上的拉伸度量；为转角能量函数，β_k1、β_k2、β_k3采用下式计算：

其中，是方向ξ_k的归一化模式，表示为θ_k表示方向ξ_k在X₁ X₃平面上投影与坐标轴X₁的夹角，φ_k表示方向ξ_k与坐标轴X₂的夹角，η'_k,η''_k,η'''_k是由方向ξ_k和世界坐标轴x_i构建的三个基于材料方向的局部坐标轴，分别是：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过方向的选择定义所需材料的各向同性、各向异性的线性和非线性本构模型。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述预先给出的方向为{m_i,1≤i≤9}，包括：

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对各向同性材料，根据函数f、g、h来定义方向{m_i,1≤i≤9}上的相关能量函数，相关能量函数是函数f、g、h函数的组合，包括基本的四则运算、多项式组合、对数计算；其中f、g、h的计算公式为：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据用户定义的泊松比ν和弹性模量E，利用下面公式来计算出方向上拉伸能量权重KT和转角能量权重KR，进而组装出符合用户要求的本构模型：

6.一种统一的各向同性、各向异性虚拟材料的能量建模装置，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器存储计算机程序，所述计算机程序被配置为由所述处理器执行，所述计算机程序包括用于执行权利要求1～5中任一权利要求所述方法的指令。

7.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被计算机执行时，实现权利要求1～5中任一权利要求所述的方法。