[发明专利]复合材料多尺度并发模拟方法和系统

权利要求书

1.一种复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：通过数据驱动算法构建复合材料各个组成相材料的本构；

步骤S2：针对本构进行自适应聚类分析，通过自适应聚类分析实现复合材料的多尺度并发计算，自适应聚类分析包括线上阶段和线下阶段，通过线下阶段基于应变集中张量对RVE划分集群并求解集群之间的相互作用张量分量，通过线上阶段自适应迭代调整参考材料刚度，结合各组成相材料本构，获得集群应力应变分布；

所述参考材料刚度是与RVE的宏观刚度保持一致；

所述步骤S1包括如下步骤：

步骤S1.1：获取复合材料各个组成相在不同加载条件下的应力应变数据集；

步骤S1.2：对于每种组成相材料，在相空间内定义代表材料自由能的罚函数形式，并确定相应的约束条件；

步骤S1.3：通过拉格朗日乘子法求解在给定约束条件下罚函数的最小值，从而确定各个组成相的材料本构。

2.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，所述步骤S2中线下阶段需要建立复合材料的细观RVE模型，计算其在不同加载条件下的弹性力学响应。

3.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，所述线下阶段需要计算积分点的应变集中张量，通过k-means聚类算法对积分点进行集群划分。

4.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，所述线下阶段通过格林函数和傅里叶变换方法计算集群之间的相互作用张量分量。

5.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，所述线上阶段通过参考材料刚度及相互作用张量分量计算集群之间的相互作用张量。

6.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，所述线上阶段输入数据驱动算法中获得的各个组成相的材料本构数据，结合各个组成相的材料本构，通过Newton-Raphson迭代法求解离散条件的Lippmann-Schwinger方程，计算所有集群的应力应变分布。

7.根据权利要求1所述的复合材料多尺度并发模拟方法，其特征在于，根据RVE的宏观刚度调整参考材料刚度，重复线上阶段的步骤，直至宏观刚度和细观刚度一致时退出循环，得到最终的集群应力应变分布。

8.一种复合材料多尺度并发模拟系统，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的复合材料多尺度并发模拟方法对复合材料进行多尺度并发模拟。

9.根据权利要求8所述的复合材料多尺度并发模拟系统，其特征在于，包括：

模块M1：通过数据驱动算法构建复合材料各个组成相材料的本构；

模块M2：针对本构模型进行自适应聚类分析，通过自适应聚类分析实现复合材料的多尺度并发计算，自适应聚类分析包括线上阶段和线下阶段，通过线下阶段基于应变集中张量对RVE划分集群并求解集群之间的相互作用张量分量，通过线上阶段自适应迭代调整参考材料刚度，结合各组成相材料本构模型，获得集群应力应变分布。