石墨烯纳米复合材料的降阶均匀化方法及其数值实现

摘要：

对石墨烯纳米复合材料进行三维有限元建模通常需极其精细的网格.在考虑塑性演变的情况下,细观代表性单元体模型的计算效率极其低下.为此,基于非均匀变换场分析理论,提出了石墨烯纳米复合材料的降阶均匀化方法.首先,针对不同加载路径进行预分析,提取细观塑性应变场信息;然后对这些信息进行本征正交分解,从而得到若干个塑性模态,用作降阶模型的基函数;基于宏、细观耗散功的等效原理,导出降阶变量的本构模型.该方法的离线分析部分通过MATLAB编程实现.为了便于工程计算,在线分析部分则由商业有限元软件ABAQUS的UMAT用户子程序接口实现.基于三维算例分析,验证了所提方法的有效性.结果显示,在保证较高精度的前提下,针对三维代表性单元体计算的加速率可达103～104量级.

关键词：石墨烯纳米复合材料;模型降阶;均匀化方法;非线性多尺度分析;代表性单元体

所属期刊栏目：38

分类号：TB332(工程材料学)

资助基金：国家自然科学基金青年科学基金;国家自然科学基金面上项目;浙江省自然科学基金探索项目

在线出版日期：2021-12-27（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：4362-4370