一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法[发明专利].pdfVIP

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号CN111310376A

(43)申请公布日

2020.06.19

(21)申请号202010106558.3

(22)申请日2020.02.21

(71)申请人南京航空航天大学

地址210000江苏省南京市将军大道29号

(72)发明人高希光董洪年宋迎东张盛

于国强魏婷婷

(74)专利代理机构南京钟山专利代理有限公司

32252

代理人上官凤栖

(51)Int.Cl.

G06F30/23(2020.01)

G06F119/14(2020.01)

权利要求书1页说明书4页附图4页

(54)发明名称

一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结

构建模方法

(57)摘要

一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结

构建模方法，根据编织陶瓷基复合材料结构的几

何特征，将整个结构划分为细观结构较为规则的

周期性区域与细观结构不规则的非周期性区域。

在周期性区域，采用均匀化方法，以代表性体积

元模型的力学参数表达细观结构的力学模型。在

非周期性区域，采用细观单尺度建模方法建立其

细观有限元模型。在周期性与非周期性区域的结

合部，通过施加约束方程来保证结点位移连续。

本发明提出的方法兼具均匀化方法的高效率与

细观单尺度建模方法的高效率，而又避免了各自

A的局限性，为编织陶瓷基复合材料结构多尺度力

6学计算提供了一种计算机可负担的高精度输入

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0模型，具有重要的科学意义和广泛的应用前景。

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3

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1

1

N

C

CN111310376A权利要求书1/1页

1.一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一：根据编织陶瓷基复合材料结构的几何特征，将整个结构划分为细观结构规则

的周期性区域与细观结构不规则的非周期性区域；

步骤二：在细观结构规则的周期性区域，不直接体现材料的细观结构，而是采用均匀化

方法，以代表性体积元模型的力学参数表达细观结构的力学模型；

步骤三：在细观结构不规则的非周期性区域，以小复合材料、孔洞和基体作为基本结构

要素进行建模；

步骤四：周期性区域与非周期性区域几何模型的结合。

2.如权利要求1所述的一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征

在于：所述步骤一中，细观结构不规则的非周期性区域包括圆孔周边、层间缝合、螺纹、加工

表面。

3.如权利要求1所述的一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征

在于：所述步骤二中，首先，给定编织陶瓷基复合材料结构的细观几何参数；然后，依据上述

细观几何参数，在计算机辅助设计软件中建立编织陶瓷基复合材料结构周期性区域的代表

性体积元有限元模型和宏观结构单元模型，采用均匀化方法建立代表性体积元与宏观结构

单元力学性能的映射关系。

4.如权利要求3所述的一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征

在于：所述细观几何参数包括编织陶瓷基复合材料结构的小复合材料波长、幅值和截面宽

度。

5.如权利要求1所述的一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征

在于：所述步骤三中，依据步骤二中给定的编织陶瓷基复合材料结构的细观几何参数，在计

算机辅助设计软件中建立编织陶瓷基复合材料结构非周期性区域的细观有限元模型。

6.如权利要求1所述的一种高效高精度的编织陶瓷基复合材料结构建模方法，其特征

在于：所述步骤四中，对周期性区域与非周期性区域结合面上周期性区域