[发明专利]层状复合材料力学行为的虚拟预测方法

摘要

本发明涉及力学性能表征领域，具体为一种层状复合材料力学行为的虚拟预测方法。该方法包括下列步骤（1）在有限元软件(例如Abaqus)中建立层状复合材料的三维模型；（2）对步骤（1）中建立的几何模型进行网格划分并施加约束；（3）模拟层状复合材料拉伸变形行为，提取真应力应变曲线；（4）利用真实层状复合材料的拉伸力学性能对模型参数进行校正。本发明利用宏‑细观多尺度耦合有限元方法，准确预测层状复合材料塑性变形过程中的力学行为，同时由于耦合了基体和界面的损伤演化模型，可以用于预测复合材料的拉伸力学性能指标、复合板材的杯凸、拉深等成形性指标，也可用于复合板冲压、拉深等成形过程金属流动和成形极限的虚拟预测分析。

主权项

一种层状复合材料力学行为的虚拟预测方法，其特征在于，该方法的流程如下：层状复合材料三维仿真模拟模型的建立→对几何模型进行网格划分并施加约束→模拟层状复合材料拉伸变形行为→根据真实试验结果对模型参数进行校正并提取模拟结果→对比模拟结果与真实试验结果，包括如下步骤：（1）建立几何模型几何模型是根据真实Cu/Al拉伸试样建立而成的，首先通过直接轧制法轧制层状Cu/Al复合材料并将其加工成拉伸试样，根据真实拉伸试样获得如下几何模型信息：Cu层材料厚度、Al层材料厚度、拉伸试样尺寸以及通过扫描电子显微镜观察到的Cu/Al层状复合材料界面形态； 复合材料建模所需参数包括：Cu层和Al 层的密度、弹性模量、塑性、损伤模型参数、泊松比，以及Cu层与Al层界面性能；在Abaqus软件建模板块，根据三维模型的具体几何信息以及上表的性能参数建立的三维几何模型；（2）对步骤（1）建立的几何模型进行网格划分并施加约束；在Cu/Al层状复合拉伸试样的上端施加一个速度10mm/s，并约束下端的自由度，划分网格并施加约束后的三维几何模型；（3）模拟层状复合材料拉伸变形行为，使其断裂，并在结果输出中提取该模型的真应力应变曲线；（4）利用真实层状复合材料的拉伸力学性能对模型参数进行校正；对真实Cu/Al层状复合拉伸试样进行拉伸实验，将实验真实结果与模拟结果相比较，修正损伤模拟参数，最终得到的层状复合材料模型模拟结果与真实实验结果基本一致。