(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210860652.7 (22)申请日 2022.07.21 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212008 江苏省镇江市梦溪路2号 (72)发明人 刘仁伟　丁仕风　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 专利代理师 蒯建伟 (51)Int.Cl. G16C 60/00(2019.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种用于结构变形分析的微势近场动力学 方法 (57)摘要 本发明公开了一种用于结构变形分析的微 势近场动力学方法， 该方法包括以下步骤： 建立 实体模型， 确定相应材料属性； 将结构离散成一 系列空间域内的物质点； 采用键长变化的二阶变 形度量物质点的变形； 结构离散的物质点间采用 微键势能函数； 引入物质点间的微键势能函数， 得到的微键势能函数在物质点近场范围积分来 获得该物质点的非局部弹性应变能密度； 通过 非 局部弹性应变能密度的变分推导物质点间的键 力模型； 设置计算初始条件， 施加力或位移边界 条件； 提交静动力计算； 由变形结果开展应变分 析。 本发明通过引入物质点微键势能函数， 推导 得出全新的物质点键力模型， 键力模 型不包含任 何未知数， 不需要简化模型校对核键参数， 简化 步骤。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115171822 A 2022.10.11 CN 115171822 A 1.一种用于结构变形分析的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述该方法包括以下 步骤： 步骤1： 建立实体模型， 确定相应材 料属性； 步骤2： 将结构离 散成一系列空间域内的物质点； 步骤3： 采用键 长变化的二阶变形度量物质点的变形； 步骤4： 结构离 散的物质点间采用微键势能函数； 步骤5： 引入物质点间的微键势能函数， 得到的微键势能函数在物质点近场范围积分来 获得该物质点的非局部弹性应 变能密度； 步骤6： 通过非局部弹性应 变能密度的变分推导物质点间的键力模型； 步骤7： 设置计算初始条件， 施加力或位移边界条件； 步骤8： 提交静动力计算； 步骤9： 由变形 结果开展应变分析。 2.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述步骤3中采用键长变 化的二阶变形度量物质点的变形， 二阶变形度量 为： Δ＝|Y< ξ〉 |2‑| ξ|2， 其中式中ξ是参考构型下键的长度， Y<ξ〉 是当前构型下键的变形状态， 变形状态与未变 形的键长有关， 遵循Cauc hy‑Born法则Y < ξ >＝Fξ， 其中F 是变形梯度； 物质点键 长的二阶变形度量可以分解 为Δ＝Δv+Δd， 和Δd＝2eijξiξj 其中下标i和j表示物质点编号， 和 3.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述步骤4中结构离散的 物质点间采用微键势能函数， 微键势能函数为： 其中Δv表示体积变形， Δd表示切向变形， ω1<ξ>和ω2〈ξ〉 表示影响函数， ω3<ξ>＝ω1< ξ >+ω2< ξ >。 4.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述步骤5中引入物质点 间的微键势能函数， 得到的微键势能函数在物质点近场范围积分来 获得该物质点的非局部 弹性应变能密度， 非局部弹性应 变能密度为： 其中H表示物质点的近场， Vξ表示物质点的体积。 5.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述步骤6中通过非局部 弹性应变能密度的变分推导物质点间的键力模型， 键力模型为： δW＝ξH[(2ω1<ξ>Δv+ω3<ξ )Δd)δΔv+(2ω2<ξ )Δd+ω3<ξ )Δv)δΔd]dVξ， 经过交换积分 变量可以得到微键势函数的键力模型 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115171822 A 2其中F1＝(ω1〈β〉‑ω2〈β〉 )Δ， F2＝ω2<β >Δ+ω1<β >Δv+ω2<β >Δd， A为物质点变形前的 面积， Sβ为物质点变形后的面积， 影响函数 具体为 其中ν为材料的泊松比， δ为物质点 的近场半径 尺度。 6.根据权利要求1所述的微势近场动力学方法， 其特征在于： 所述步骤8中提交静动力 计算通过更新粒子位移， 更新粒子位移为： 其中n表示计算步数， n＝0表示初始时刻， c为阻尼系数 b为体 积力， Λ为对角密度矩阵， 取值为 ξmin为物质点间的最小键长， Vδ为物质点 近场范围体积， α ≥1为安全系数， 取a＝2， 等效刚度矩阵K由物质点间的相互作用力对相 对 位移求偏导得到： 其中， Vj为粒子编号 为j的体积， 更新粒子的位移为 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115171822 A 3