【摘 要】
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复合材料及结构的性能具有明显的多尺度特征,材料的性能与其组分性能和微细观结构密切相关,因此希望建立一种方法能实现复合材料的宏观、细观乃至微观等不同尺度之间的耦合分析,通过精确分析微观和细观尺度上的性能及其损伤演化,得到复合材料宏观尺度的响应,建立起复合材料不同尺度之间分析的桥梁。基于这样的思想,本文发展了一种基于胞元法和普通有限元相结合的复合材料协同多尺度渐进损伤分析方法。主要工作内容如下:（1）
【基金项目】
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国家自然科学基金（11872205）； 江苏省高校优势学科建设工程项目；
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复合材料及结构的性能具有明显的多尺度特征,材料的性能与其组分性能和微细观结构密切相关,因此希望建立一种方法能实现复合材料的宏观、细观乃至微观等不同尺度之间的耦合分析,通过精确分析微观和细观尺度上的性能及其损伤演化,得到复合材料宏观尺度的响应,建立起复合材料不同尺度之间分析的桥梁。基于这样的思想,本文发展了一种基于胞元法和普通有限元相结合的复合材料协同多尺度渐进损伤分析方法。主要工作内容如下:（1）建立了通用胞元理论模型（GMC）并提出了一种两级通用胞元模型方法,两级方法中复合材料代表性体积单元（RVE）通过两次划分得到一级粗略子胞和二级精细子胞,对两级子胞分别求解以提高计算效率。算例表明两级模型可用一定的计算精度为代价,换取求解效率有较大幅度提升。（2）为克服通用胞元模型子胞平均应力过度简化,不能真实模拟复杂应力状态的缺陷,本文进一步推导了高精度通用胞元模型理论（HFGMC）,HFGMC相比于GMC提高了位移函数的阶次,从根源上提高了子胞的求解精度。（3）利用本文发展的胞元法（GMC和HFGMC）对复合材料结构进行了协同多尺度渐进损伤分析,分析中将失效准则定义在细观尺度的组分材料上,从机理上揭示了复合材料损伤萌生和演化规律,验证了胞元法在复合材料多尺度渐进损伤分析方面的应用潜力。（4）借助ABAQUS平台开发了基于胞元法的复合材料协同多尺度分析专用模块,实现了参数化建模和计算结果可视化,提高了模型前后处理效率。
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