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.一种获取材料宏观三维等效属性的方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)建立用于描述材料与微观结构的双尺度坐标系，并基于渐进性扩展理论构建材料 宏观等效属性模型；(2)基于材料内局部微观结构的周期性与连续性来构建三维微观结构的周期性边界模 型；(3)通过施加单元测试应变进行微观结构的有限元分析来建立三维微观结构的周期性 约束关系；(4)基于周期性约束关系建立三维微观结构内线弹性平衡方程，并根据线弹性平衡方 程获得微观结构的位移场；(5)基于有限元分析与微观结构的位移场获取单元应变能，根据单元应变能求和获得 材料宏观三维等效属性。

本发明属于材料力学技术领域，并公开了一种获取材料宏观三维等效属性的方法，包括如下步骤：(1)建立用于描述材料与微观结构的双尺度坐标系，基于渐进性扩展理论，构建材料宏观等效属性模型；(2)构建三维微观结构的周期性边界模型；(3)通过有限元分析来建立三维微观结构的周期性约束关系；(4)基于周期性约束关系建立三维微观结构内线弹性平衡方程，并根据线弹性平衡方程获得微观结构的位移场；(5)基于有限元分析与微观结构的位移场，求解单元应变能，获得材料宏观三维等效属性；本发明提供的方法在进行有限元分析中引入单元交互性能量，建立微观结构在单元测试应变下的总应变能与材料属性建立等价关系，高效获取材料属性。

针对材料等效性能预测的研究由来已久，最初只涉及到材料各组分的性能及其体 分比，如最基本的材料等效性能的voiget-Reuss上下限，以及更为精确的二维各向同性材 料的Hill-Hashin上下限和三维各向同性材料的Hashin-shtrikman上下限。后来发展为更 为复杂的各向异性材料等效性能的上下限预测，如Torquato引入点修正函数，使得各向异 性材料等效性能预测的上下限取得了进一步的发展。而材料等效弹性性能的精确预测方法 更是大家研究的重点，Eshelbyl等利用等效夹杂理论计算了由各向同性材料组成的材料的 等效弹性性能。Hershey和Kroner先后提出了自洽理论研究多晶体材料的等效弹性性能， Budiansky和Hill进一步发展了自洽方法，将其推广到多相材料的等效弹性模量。

华中科技大学（Huazhong University of Science and Technology），简称华中大、华科大 ，位于湖北省武汉市，是中华人民共和国教育部直属的综合性研究型全国重点大学、位列国家“双一流”“985工程”“211工程”、入选“强基计划”“111计划”、卓越工程师教育培养计划、卓越医生教育培养计划、国家大学生创新性实验计划、国家级大学生创新创业训练计划、国家建设高水平大学公派研究生项目、国家级新工科研究与实践项目、基础学科拔尖学生培养计划2.0，是学位授权自主审核单位、全国深化创新创业教育改革示范高校、一流网络安全学院建设示范项目高校、中国政府奖学金来华留学生接收院校、教育部来华留学示范基地，为中欧工程教育平台成员和医学“双一流”建设联盟 、国际应用科技开发协作网 、全球能源互联网大学联盟成员。

(1)本发明提供的获取材料宏观三维等效属性的方法,针对现有的均匀化技术求 解困难的问题，在微观结构进行有限元分析时，引入单元交互性能量，建立微观结构在单元 测试应变下的总应变能与材料属性建立等价关系，高效获取材料属性；

(2)本发明提供的获取材料宏观三维等效属性的方法,通过引入单元交互性能量， 基于应力应变原理来计算材料宏观等效属性，代替了传统的渐进扩展方法，简化了均匀化 技术；

 (3)本发明提供的获取材料宏观三维等效属性的方法,在微观单元内引入周期性 边界模型，针对不同节点建立周期性约束方程，以约束方程为基础，实现对全局线弹性平衡 方程的缩减；带来全局刚度矩阵、全局位移矩阵以及全局负载矩阵尺度缩减，进而减少了计 算的尺度，节省了计算成本，适用于大尺度宏观结构的材料属性计算与分析。

本专利成果采用技术转让，技术入股，技术合作等成果转化方式，希望进一步实现该专利的有益效果，有兴趣皆可面议。