[发明专利]一种考虑复合材料参数三维各向异性非线性的有限元数值模拟方法

摘要

本发明提出一种考虑复合材料参数三维各向异性非线性的有限元数值模拟方法，利用ABAQUS子程序UMAT，在复合材料数值模拟过程中，对每一迭代步复合材料的各向异性参数进行计算更新，由此对复合材料在数值计算过程中各项异性参数的非线性做出模拟。本发明充分利用了有限元计算分析过程，将复合材料的有限元计算过程二次分解，对每一次迭代步计算的单元积分点的应力应变加以提取计算，由子程序不断计算更新每一次迭代步后材料属性的变化，包括弹性模量、泊松比等，弥补了目前数值模拟方法不能模拟复合材料的弹性参数在受力变形过程中出现各向异性非线性的缺陷。

主权项

1.一种考虑复合材料参数三维各向异性非线性的有限元数值模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：利用ABAQUS子程序UMAT，调用主程序ABAQUS中当前迭代步下的积分点应力、应变与应变增量等参数；步骤S2：根据上述读取的材料应力应变，利用基体材料应力应变关系式，计算出此时基体的弹性模量，同时带入复合材料的各向异性参数计算公式，计算出当前迭代步下的复合材料的各项异性参数；步骤S3：由上述求得的当前迭代步下的各向异性参数，组装更新当前迭代步下复合材料的应力应变关系式；步骤S4：根据步骤S1读取的应变增量，以及步骤S3得到的应力应变关系式，计算求解当前迭代步下的应力增量；步骤S5：根据步骤S4中的应力增量，结合步骤S1中读取的数据，更新应力、应变，最终将更新的应力、应变、应变增量带入到主程序ABAQUS进行收敛测试；在迭代步中完成以上5个步骤后，将当前迭代步的计算结果在主程序ABAQUS中进行收敛测试，如果当前迭代步的结果收敛，则该增量步结束，进入到下一个增量步；否则继续到下一个迭代步，重复上述步骤S1‑步骤S5，如果迭代次数超过主程序最大迭代次数，则终止计算。