复合材料学报

作者：戴新航, 许承海, 王琨杰, 高博,

关键词：2D C/SiC, 自洽聚类分析, 渐进损伤, 压缩强度, 细观模型,

本文利用自洽聚类分析(Self-consistent clustering analysis，SCA)方法研究了2D C/SiC在单轴压缩载荷下的渐进损伤行为，SCA方法通过应变集中张量对网格单元进行聚类，在不显著降低计算精度的前提下，大幅度降低了模型的自由度，使模型的计算效率得以提高。整个方法由离线和在线两个阶段组成：离线阶段，利用<i>k</i>-means算法对高保真度的复合材料单胞进行分解、聚类并计算不同聚类间的相互作用张量，最终生成降阶模型；在线阶段，基于降阶模型求解离散的Lippmann-Schwinger方程组获取力学响应。将SCA方法应用于2D C/SiC压缩强度的预报，当聚类总数量为64时，与试验相比，压缩强度求解的计算精度与传统有限元相比降低了1%，但整体计算效率提升了34倍。当不考虑离线阶段花费的聚类时间，即事先已知材料的细观构型对其力学行为进行求解时，其一次在线计算的时间仅为6 s，计算效率比传统有限元提升了10⁴倍，在结构性能快速设计、结构状态快速预报等领域，有着广阔的应用前景。

来源：2024年第8期

《复合材料学报》期刊编辑部

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