粘弹性材料的有限元建模方法和装置

本发明涉及粘弹性材料的有限元建模，尤其涉及一种粘弹性材料的有限元建模方法和装置。

背景技术：

1、黏弹性材料在复杂工况下性能退化和损伤积累的机制高度复杂且耦合。动态载荷下，高应变率导致黏弹性耗散能累积加速分子链断裂或界面脱粘；循环载荷引发滞后生热，促进化学老化，形成力学-热学-化学多场耦合损伤。如轮胎、柔性电子器件等的多层复合结构的破坏常由路径依赖的界面失效主导。温度、湿度、溶剂等环境因素影响显著：低温脆化材料、降低裂纹扩展阈值；高温加剧蠕变；湿度和溶剂渗透诱发溶胀应力，协同机械应力加速内部损伤。这些多尺度耦合机制导致模量、阻尼、界面强度、疲劳寿命等关键性能非线性退化。

2、准确评估这种退化极具挑战，因其受载荷历程、环境条件、微观结构等多维度参数的强烈且复杂交互影响。传统单点或单一条件测试无法捕捉这种多参数耦合驱动的动态损伤状态及实际服役性能演变。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有的粘弹性材料的有限元建模问题，提出了一种粘弹性材料的有限元建模方法和装置。

2、一种粘弹性材料的有限元建模方法，所述方法包括：

3、获取目标材料的三维几何模型；其中，所述目标材料为一种粘弹性材料；

4、通过预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以获取得到初步网格模型；

5、采集所述目标材料的理论建模的载荷工况，并将所述载荷工况映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型；

6、获取所述目标材料的材料本构方程并转化为目标计算机算法；

7、将所述目标计算机算法对所述中间网格模型执行数值计算，以获取预设变量；

8、将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型。

9、进一步地，所述通过预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以获取得到初步网格模型的步骤，包括：

10、获取多个预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以得到每个预设仿真软件分别对应的暂时网格模型；

11、计算各个所述暂时网络模型对应的预设网格质量指标，得到各个所述暂时网络模型对应的质量指标值；

12、根据各个所述质量指标值选取其中一个暂时网格模型作为所述初步网格模型。

13、进一步地，所述预设网格质量指标包括雅可比行列式、翘曲度、长宽比和扭曲度中的一个指标或者多个指标。

14、进一步地，所述采集所述目标材料的理论建模的载荷工况，并将所述载荷工况映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型的步骤，包括：

15、采集各个预设物理现象对应的多个载荷工况；

16、确定各个载荷工况对应的载荷类型；

17、将所述载荷工况及其对应的载荷类型，通过预设插值方法映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型。

18、进一步地，所述将所述目标计算机算法对所述中间网格模型执行数值计算，以获取预设变量的步骤，包括：

19、将所述目标计算机算法集成至预设求解器的材料属性库中，得到目标求解器；

20、通过所述目标求解器对所述中间网格模型进行求解，以得到各个预设变量。进一步地，所述将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型的步骤之后，还包括：

21、通过预设的检验方式对所述有限元等效模型进行检验；

22、判断检验结果是否通过；

23、若检验结果通过，则判定所述有限元等效模型的仿真性合格。

24、进一步地，所述将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型的步骤之后，还包括：

25、基于所述有限元等效模型进行材料性能的分析，以得到理论分析结果；

26、将所述理论分析结果与实际结构进行比较，以得到比较结果；

27、判断所述比较结果是否超出了预设比较范围；

28、若所述比较结果超出了预设比较范围，则根据所述比较结果对所述有限元等效模型进行调整。

29、一种粘弹性材料的有限元建模装置，所述装置包括：

30、三维几何模型获取模块，用于获取目标材料的三维几何模型；其中，所述目标材料为一种粘弹性材料；

31、初步网格模型获取模块，用于通过预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以获取得到初步网格模型；

32、中间网格模型获取模块，用于采集所述目标材料的理论建模的载荷工况，并将所述载荷工况映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型；

33、材料本构方程获取模块，用于获取所述目标材料的材料本构方程并转化为目标计算机算法；

34、预设变量获取模块，用于将所述目标计算机算法对所述中间网格模型执行数值计算，以获取预设变量；

35、有限元等效模型获取模块，用于将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型。

36、一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

37、获取目标材料的三维几何模型；其中，所述目标材料为一种粘弹性材料；

38、通过预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以获取得到初步网格模型；

39、采集所述目标材料的理论建模的载荷工况，并将所述载荷工况映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型；

40、获取所述目标材料的材料本构方程并转化为目标计算机算法；

41、将所述目标计算机算法对所述中间网格模型执行数值计算，以获取预设变量；

42、将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型。

43、一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：

44、获取目标材料的三维几何模型；其中，所述目标材料为一种粘弹性材料；

45、通过预设仿真软件对所述三维几何模型进行网格处理，以获取得到初步网格模型；

46、采集所述目标材料的理论建模的载荷工况，并将所述载荷工况映射至所述初步网格模型中，以得到中间网格模型；

47、获取所述目标材料的材料本构方程并转化为目标计算机算法；

48、将所述目标计算机算法对所述中间网格模型执行数值计算，以获取预设变量；

49、将所述预设变量输入至所述中间网格模型中，以得到目标材料的有限元等效模型。

50、本发明的有益效果：通过建立三维几何模型，并利用预设的仿真软件进行网格处理，能够细致地捕捉材料在不同载荷条件下的反应，克服了传统单一条件测试的局限性，能够对动态损伤状态及材料性能演变进行更为精确的仿真，然后通过转化材料本构方程为计算机算法实现数值计算，确保了建模的可靠性与真实性，为评估材料在实际服役中的性能提供科学依据，不仅能有效预见材料的性能退化和损伤积累，还有助于优化材料设计和延长其使用寿命，具有重要的工程应用价值和推广潜力。