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专利号: 2021104925548
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-21
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于ABAQUS的并行NTFA理论的模型降阶计算方法,其特征在于采用以下步骤:步骤1,用Fortran语言编程实现三维RVE细观模型的构建,使其随机生成不同直径的球型颗粒,且都随机分布在RVE内;

步骤2,应用多个用户自定义子程序接口对ABAQUS进行二次开发,实现细观RVE均匀化计算,为后面非线性耦合多尺度分析作了必要的准备;在RVE求解过程中,通过用户自定义子程序UEXTERNALDB从外部文件中读取单元节点信息;然后通过用户自定义子程序URDFIL读取每个增量步的各个积分点上对应的应力应变值;最后在UEXTERNALDB中通过式(a)和式(b)计算平均应力和平均应变,并写到外部文件,式中,J(yi)、W(yi)分别为积分点yi处的雅克比行列式和权重;nint为RVE的积分点总个数,σij,εij分别为积分点处的应力和应变值;

步骤3,基于ABAQUS有限元软件,应用渐进均匀化理论,程序化实现宏观非均质复合材料和细观RVE的非线性耦合多尺度分析;

步骤4,在多尺度方法的基础上,利用ABAQUS的重启动分析功能,通过构建宏观虚假模型,提出并行多尺度耦合计算方法;

步骤5,基于非均匀转换场分析理论,提出颗粒增强复合材料的降阶均匀化方法;

p

步骤6,NTFA的核心思想是假定塑性应变的初始时空依赖性ε (x,t)近似分解为:i i

式中,x是一组与时间相关的变量,称为模态活化系数,μ 表示若干空间非均匀塑性应i i变场,称为塑性模态,x和μ有相同的数目N;

步骤7,用MATLAB编程实现RVE细观模型在不同加载路径上的预分析,提取细观塑性应i变场信息,然后对这些信息进行本征正交分解,从而得到塑性模态μ,以用作降阶模型的基函数,这一过程称为离线分析;

步骤8,基于热力学第二定律,从耗散机理出发,基于宏、细观耗散功的等效原理,求解i模态活化系数x,并导出降阶变量的本构模型;

步骤9,通过MATLAB编程计算非均质复合材料的等效宏观参数,得到系统矩阵和 并写入独立的dat文件,并在UMAT中编写相对应的读取模块;

步骤10,对ABAQUS进行二次开发,通过编写UMAT子程序实现自动读取细观模型离线分析阶段所获得的RVE塑性信息,并结合并行双尺度理论对宏观模型和细观RVE同时求解计算。