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申请/专利权人：浙江工业大学

摘要：一种基于ABAQUS的并行NTFA理论的模型降阶计算方法，先构建三维RVE细观模型，基于ABAQUS二次开发，利用ABAQUS的重启动分析功能，通过引入宏观虚假模型，提出并行多尺度耦合计算方法，基于塑性应变的初始时空依赖性，对其进行分解计算，通过MATLAB编程得到系统矩阵，对ABAQUS进行二次开发，读取细观模型离线分析阶段所获得的RVE塑性信息，结合并行双尺度理论对宏观模型和细观RVE同时求解计算。本发明在保证较高精度的前提下，较好解决了已有技术存在的问题，在计算模型结构复杂，变量较多的工程问题时，通过本发明能有效提高计算效率。

主权项：1.一种基于ABAQUS的并行NTFA理论的模型降阶计算方法，其特征在于采用以下步骤：步骤1，用Fortran语言编程实现三维RVE细观模型的构建，使其随机生成不同直径的球型颗粒，且都随机分布在RVE内；步骤2，应用多个用户自定义子程序接口对ABAQUS进行二次开发，实现细观RVE均匀化计算，为后面非线性耦合多尺度分析作了必要的准备；在RVE求解过程中，通过用户自定义子程序UEXTERNALDB从外部文件中读取单元节点信息；然后通过用户自定义子程序URDFIL读取每个增量步的各个积分点上对应的应力应变值；最后在UEXTERNALDB中通过式a和式b计算平均应力和平均应变，并写到外部文件， 式中，Jyi、Wyi分别为积分点yi处的雅克比行列式和权重；nint为RVE的积分点总个数，σij，εij分别为积分点处的应力和应变值；步骤3，基于ABAQUS有限元软件，应用渐进均匀化理论，程序化实现宏观非均质复合材料和细观RVE的非线性耦合多尺度分析；步骤4，在多尺度方法的基础上，利用ABAQUS的重启动分析功能，通过构建宏观虚假模型，提出并行多尺度耦合计算方法；步骤5，基于非均匀转换场分析理论，提出颗粒增强复合材料的降阶均匀化方法；步骤6，NTFA的核心思想是假定塑性应变的初始时空依赖性εpx,t近似分解为： 式中，xi是一组与时间相关的变量，称为模态活化系数，μi表示若干空间非均匀塑性应变场，称为塑性模态，xi和μi有相同的数目N；步骤7，用MATLAB编程实现RVE细观模型在不同加载路径上的预分析，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，从而得到塑性模态μi，以用作降阶模型的基函数，这一过程称为离线分析；步骤8，基于热力学第二定律，从耗散机理出发，基于宏、细观耗散功的等效原理，求解模态活化系数xi，并导出降阶变量的本构模型；步骤9，通过MATLAB编程计算非均质复合材料的等效宏观参数，得到系统矩阵和并写入独立的dat文件，并在UMAT中编写相对应的读取模块；步骤10，对ABAQUS进行二次开发，通过编写UMAT子程序实现自动读取细观模型离线分析阶段所获得的RVE塑性信息，并结合并行双尺度理论对宏观模型和细观RVE同时求解计算。

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