一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定所述三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域；在所述介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格；根据所述维诺多边形和所述网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息；根据预设的耦合程序将所述宏观分析区域和所述介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型。本发明专利技术提供的一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质，实现了构建宏观和介观的多尺度同步模拟，解决了宏观经验模型无法反映介观结构变化和介观模型过于复杂计算量大难收敛不适用于宏观构件分析的问题。析的问题。析的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及晶体模型
，尤其涉及一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]材料的变形及失效过程涉及到多个尺度下的耦合作用，仅用宏观尺度下的方法难以准确地描述材料的变形及失效机理，因此需要开展各个尺度下的协同研究。传统的通过试验模拟的方法己经无法满足现有的材料制造工艺，急需新型的模拟工具来精确预测描述材料在不同时间与空间尺度上的力学行为，从而促进材料设计与服役性能的安全评估。
[0003]在求解不同尺度上的模型时，现有技术中各向同性材料的本构可以通过实验直接测得，而模拟非线性各向异性材料则需要提出经验性的数学本构函数来捕捉实验响应，这类函数被称为唯象学模型，通过实验可以得到宏观模型，在宏观上预测描述材料在不同时间与空间尺度上的力学行为；也可以通过介观分析领域分析法，如元胞自动机法，相场法，晶体塑性有限元等方法，可以实现介观物理现象上的研究。
[0004]但是实验得出的宏观模型忽略了介观的结构变化，不能较好地反映材料介观结构(晶粒的形貌和取向等)对宏观塑性各向异性的影响；而介观分析领域，虽早已有众多学者研究，但其多用于介观物理现象研究，且模型复杂计算量大难收敛等特点使其不适用于对大型的宏观模型构件进行模拟分析，不适用于实际的工程运用上。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，有必要提供一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术中通过实验得出的宏观模型忽略了介观的结构变化，不能较好地反映材料介观结构对宏观塑性各向异性的影响，和介观分析领域分析法得到的模型复杂计算量大难收敛，不适用于对大型的宏观模型构件进行模拟分析的问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术采取了以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种多尺度耦合模型的仿真方法，包括：
[0008]根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域；
[0009]在介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格；
[0010]根据维诺多边形和网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息；
[0011]根据预设的耦合程序将宏观分析区域和介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型。
[0012]在一些可能的实现方式中，根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域，包括：
[0013]对实际零部件进行扫描，确定实际零部件的尺寸信息和材料信息；
[0014]基于尺寸信息和材料信息建立三维零部件模型；
[0015]根据分析需求将三维零部件模型分成介观分析区域和宏观分析区域。
[0016]在一些可能的实现方式中，根据分析需求将三维零部件模型分成介观分析区域和宏观分析区域，包括：
[0017]建立三维坐标系，确定三维零部件模型的坐标信息；
[0018]基于三维零部件模型的坐标信息，确定介观分析区域的坐标信息，并导出宏观分析区域的模型文件。
[0019]在一些可能的实现方式中，在介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格，包括：
[0020]基于介观分析区域的坐标信息，在介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，确定维诺多边形的中心坐标；
[0021]按照预设网格规则在三维零部件模型内生成网格，并确定网格编号和网格顶点坐标。
[0022]在一些可能的实现方式中，根据维诺多边形和网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息，包括：
[0023]基于预设方法，根据网格顶点坐标和中心坐标对维诺多边形进行划分确定介观晶粒；
[0024]根据网格编号将材料信息与介观晶粒关联，得到介观晶粒信息并导出介观晶粒信息。
[0025]在一些可能的实现方式中，根据预设的耦合程序将宏观分析区域和介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型，包括：
[0026]将宏观分析区域的模型文件和介观晶粒信息进行整合，得到多尺度耦合文件；
[0027]根据预设的耦合程序与多尺度耦合文件建立多尺度耦合模型。
[0028]在一些可能的实现方式中，根据预设的耦合程序与多尺度耦合文件建立多尺度耦合模型，包括：
[0029]将多尺度耦合文件导入到预设仿真工具，设置边界条件；
[0030]获取预设的耦合程序，并引入中间变量运行预设仿真工具建立多尺度耦合模型。
[0031]第二方面，本专利技术还提供了一种多尺度耦合模型的仿真装置，包括：
[0032]三维建模模块，用于根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域；
[0033]生成模块，用于在介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格；
[0034]介观模块，用于根据维诺多边形和网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息；
[0035]仿真模块，用于根据预设的耦合程序将宏观分析区域和介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型。
[0036]第三方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，其中，
[0037]存储器，用于存储程序；
[0038]处理器，与存储器耦合，用于执行存储器中存储的程序，以实现上述任一种实现方式中的多尺度耦合模型的仿真方法中的步骤。
[0039]第四方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，用于存储计算机可读取的
程序或指令，程序或指令被处理器执行时，能够实现上述任一种实现方式中的多尺度耦合模型的仿真方法中的步骤。
[0040]采用上述实施例的有益效果是：本专利技术涉及一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质，该方法包括：根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定所述三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域；在所述介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格；根据所述维诺多边形和所述网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息；根据预设的耦合程序将所述宏观分析区域和所述介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型。本专利技术提供的一种多尺度耦合模型的仿真方法、装置、设备及存储介质，建立三维零部件模型，在同一个三维零部件模型中构建了宏观分析区域与介观分析区域，并在介观分析区域内划分维诺多边形，逐渐确定需要进行分析的区域范围，得到介观晶粒，并将介观晶粒的信息导出，编写耦合了宏观金属弹塑性本构与介观晶体塑性本构的程序，并结合介观晶粒信息和宏观分析区域建立多尺度耦合模型，实现了构建宏观和介观的多尺度同步模拟，解决了宏观经验模型无法反映介观结构变化和介观模型过于复杂计算量大难收敛不适用于宏观构件分析的问题。
附图说明
[0041]图1为本专利技术提供的多尺度耦合模型的仿真方法的一实施例的流程示意图；
[0042]图2为本专利技术提供的图1中步骤S101的一实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多尺度耦合模型的仿真方法，其特征在于，包括：根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定所述三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域；在所述介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格；根据所述维诺多边形和所述网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息；根据预设的耦合程序将所述宏观分析区域和所述介观晶粒信息进行耦合以建立多尺度耦合模型。2.根据权利要求1所述的多尺度耦合模型的仿真方法，其特征在于，所述根据实际零部件信息建立三维零部件模型，并确定所述三维零部件模型中的介观分析区域和宏观分析区域，包括：对所述实际零部件进行扫描，确定实际零部件的尺寸信息和材料信息；基于所述尺寸信息和所述材料信息建立三维零部件模型；根据分析需求将所述三维零部件模型分成介观分析区域和宏观分析区域。3.根据权利要求2所述的多尺度耦合模型的仿真方法，其特征在于，所述根据分析需求将所述三维零部件模型分成介观分析区域和宏观分析区域，包括：建立三维坐标系，确定所述三维零部件模型的坐标信息；基于所述三维零部件模型的坐标信息，确定所述介观分析区域的坐标信息，并导出所述宏观分析区域的模型文件。4.根据权利要求3所述的多尺度耦合模型的仿真方法，其特征在于，所述在所述介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，并按照预设网格规则生成网格，包括：基于所述介观分析区域的坐标信息，在所述介观分析区域内生成预设数量的维诺多边形，确定所述维诺多边形的中心坐标；按照预设网格规则在所述三维零部件模型内生成网格，并确定网格编号和网格顶点坐标。5.根据权利要求4所述的多尺度耦合模型的仿真方法，其特征在于，所述根据所述维诺多边形和所述网格确定介观晶粒，并导出介观晶粒信息，包括：基于预设方法，根据所述网格顶点坐标和所述中心坐标对所述维诺多边形进...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡志力，张栋，吉伟成，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：