(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 20221079673 3.5 (22)申请日 2022.07.06 (71)申请人 西安近代化学研究所 地址 710065 陕西省西安市雁塔区丈 八东 路168号 (72)发明人 林钦栋　冯春　甘云丹　焦文俊　 张玉磊　袁建飞　蒋海燕　苏健军　 (74)专利代理 机构 西安恒泰知识产权代理事务 所 61216 专利代理师 王孝明 (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 一种基于连续-非连续单元法的能量统计算 法 (57)摘要 本发明提供了一种基于连续 ‑非连续单元法 的能量统计算法， 该算法以连续 ‑非连续单元法 (CDEM)为基础， 通过划分材料渐进破坏过程中不 同阶段的能量类型， 实现对材料破坏全过程中各 种能量演化特征的准确分析， 可用于材料损伤破 裂的数值计算等领域。 本发明的算法， 通过对材 料渐进破坏过程中基本模型(块体和 界面)破坏 状态的分析， 准确划分连续阶段和非连续阶段材 料内部的能量类型， 并实现各种能量的准确计 算。 本发明的算法不仅对模型处于连续状态时内 部的能量类型进行了准确划分， 还对模型处于非 连续状态时内部的能量类型进行了准确划分。 本 发明的算法能准确计算模型处于连续状态或非 连续状态时模型内部的能量数值。 权利要求书4页 说明书9页 附图7页 CN 115295095 A 2022.11.04 CN 115295095 A 1.一种基于连续 ‑非连续单 元法的能量统计算法， 其特 征在于， 该 方法包括以下步骤： 步骤1， 基于连续 ‑非连续单元法中基本模型的特征， 划分材料处于连续状态时模型内 部的第一能量类型， 所述的基本模型包括 块体和界面； 所述的第一能量类 型包括单元变 形能WEE、 单元动能WEV、 界面变形能WPE、 阻尼耗能WD和重 力势能WG； 步骤2， 基于连续 ‑非连续单元法中基本模型的特征， 划分材料从连续状态转变为非连 续状态时模型内部的第二能量类型； 所述的第二能量类型包括单元变形能WEE、 单元动能WEV、 界面变形能WPE、 界面断裂能WPC、 阻尼耗能WD和重力势能WG； 步骤3， 基于连续 ‑非连续单元法中基本模型的特征， 划分材料为非连续状态时模型内 部的第三能量类型， 所述的第三能量类型包括单元变形能WEE、 单元动能WEV、 界面变形能WPE、 摩擦耗能WR、 阻 尼耗能WD和重力势能WG； 步骤4， 基于单元的第一力学参数、 第一几何参数和第一运动参数， 开展单元变形能WEE 和单元动能WEV的计算； 所述的第一力学参数包括密度、 应力值和应 变值； 所述的第一几何参数包括体积； 所述的第一 运动参数包括速度； 所述的计算的公式如式 Ⅰ和式Ⅱ所示； 式Ⅰ和式Ⅱ中： k为模型中的第k个单 元； NE为模型中单 元的总个数； vk为模型中第k个单 元的体积； σij为单元应力分量； εeij为弹性应 变分量； εpij为塑性应 变分量； mk为模型中第k个单 元的质量； vex、 vey和vez分别为单 元速度在全局坐标系x、 y和z方向的分量； 步骤5， 基于界面的第二力学参数， 开展界面变形能WPE的计算； 所述的第二力学参数包括刚度、 法向力和 切向力； 所述的计算的公式如式 Ⅲ所示； 权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115295095 A 2式Ⅲ中： k为模型中的第k个弹簧； Np为模型中弹簧的总数量； Fpx、 Fpy和Fpz为弹簧的变形力在局部坐标系x、 y和z方向的分量； kn和ks为弹簧的法向刚度和 切向刚度； 步骤6， 基于界面的第三力学参数、 第二几何参数和破坏类型， 开展界面断裂能WPC的计 算； 所述的第三力学参数包括刚度、 抗拉强度、 粘聚力和 切向力； 所述的第二几何参数包括 面积； 所述的破坏类型包括拉伸破坏和剪切破坏； 所述的计算的公式如式 Ⅳ、 式Ⅴ、 式Ⅵ和式Ⅶ所示： 式Ⅳ、 式Ⅴ、 式Ⅵ和式Ⅶ中： k为第k个已发生破断的弹簧； NPC为已发生破断的弹簧数量； kn和ks为弹簧的法向刚度和 切向刚度； Fpz为弹簧的作用力在局部坐标系z方向的分量； σpt为弹簧的抗拉强度； s为弹簧的面积； cp为弹簧的粘聚力； 为内摩擦角； wpt为第k个弹簧的拉伸断裂能； wps为第k个弹簧的剪切断裂能； wpc为第k个弹簧的总断裂能； 步骤7， 基于界面的第四力学参数和损伤状态， 开展摩擦耗能WR的计算； 所述的第四力学参数包括刚度、 切向力、 切向位移； 所述的损伤状态包括未破断和已破断； 所述的计算的公式如式 Ⅷ和式Ⅸ所示：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115295095 A 3