(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 202210839079.1 (22)申请日 2022.07.18 (71)申请人 南方科技大 学 地址 518055 广东省深圳市南 山区桃源街 道学苑大道1088号 (72)发明人 高科　蔡卫兵　 (74)专利代理 机构 深圳市君胜知识产权代理事 务所(普通 合伙) 44268 专利代理师 孙果 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种连续-非连续耦合的二维固体破裂模拟 方法 (57)摘要 本发明公开了一种连续 ‑非连续耦合的二维 固体破裂模拟方法， 包括： 将二维固体离散为有 限单元， 得到主从节点映射链表关系； 根据所述 有限单元局部应力是否满足强度准则来判断裂 纹是否萌生； 若所述有限单元裂纹萌生， 则激活 相应的预先嵌入的内聚单元， 同时更新所述有限 单元的主从节 点映射链表关系， 裂纹处的所述内 聚单元同时进入屈服状态， 其力学行为由应变软 化本构曲线控制； 根据所述主从节 点映射链表关 系， 将所述从节点的节点力和质量集成到所述主 节点上， 通过控制方程更新主从节 点的速度和位 移。 本发明不仅能保证二维固体在破裂 之前是完 全连续的， 还能避免因裂纹产生时需要进行单元 局部节点劈裂所带来的数值不稳定问题， 提高计 算效率。 权利要求书2页 说明书11页 附图3页 CN 115292990 A 2022.11.04 CN 115292990 A 1.一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特 征在于， 所述方法包括： 获取二维固体， 将所述 二维固体离 散为有限单 元， 得到主从节点映射链 表关系； 根据所述有限单 元局部应力是否满足 强度准则来判断裂纹是否萌生； 若所述裂纹萌生， 则更新所述主从节点映射链表关系， 得到更新后的主从节点映射链 表关系， 激活所述裂纹处预先嵌入的内聚单元， 并采用应变软化本构曲线控制所述内聚单 元的力学行为； 其中， 所述应变软化本构曲线用于反映断裂势能的释放过程， 从而模拟所述 裂纹起裂和扩展的过程； 根据所述更新后的主从节点映射链表关系， 将从节点的节点力和质量集成到主节点 上， 通过控制方程更新主从节点的速度和位移， 并重新执行所述根据所述有限单元局部应 力是否满足 强度准则来判断裂纹是否萌生的步骤， 直到模拟完成， 结束计算。 2.根据权利要求1所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在 于， 所述将所述 二维固体离 散为有限单 元， 得到主从节点映射链 表关系， 包括： 将所述二维固体剖分为若干三角形有限单 元； 离散所述有限单元， 将相邻的有限单元之间通过所述内聚单元连接， 并将每个对应有 限单元节点映射 为一个独立的从节点； 采用节点绑定算法将所述从节点绑定到对应的主节点上， 并依次连接所述从节点得到 所述主从节点映射链 表关系。 3.根据权利要求1所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在 于， 所述根据所述有限单 元局部应力是否满足 强度准则来判断裂纹是否萌生， 包括： 根据所述有限单 元的变形梯度和本构方程计算所述有限单 元的局部应力； 若所述有限单元的局部应力达到抗拉强度， 则判定所述有限单元发生拉伸破裂， 裂纹 萌生； 若所述有限单元的局部应力达到抗剪强度， 则判定所述有限单元发生剪切破裂， 裂纹 萌生； 若所述有限单元的局部应力未达到所述抗拉强度或所述抗剪强度， 则判定裂纹未萌 生。 4.根据权利要求1所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在 于， 所述若 所述裂纹萌生， 则更新所述主从节点映射链表关系， 得到更新后的主从节点映射 链表关系， 包括： 若所述裂纹萌生， 则将裂纹 处的相邻两个从节点的关联删除； 为每个所述从节点重新获取新的主节点， 并依次连接存在关联的所述从节点， 得到若 干更新的主从节点映射链 表关系。 5.根据权利要求1所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在 于， 所述激活所述裂纹处预先嵌入的内聚单元， 并采用应变软化本构曲线控制所述内聚单 元的力学 行为， 包括： 激活所述裂纹 处预先嵌入的所述内聚单 元， 得到所述内聚单 元的屈服 面位移分量； 根据所述内聚单元的屈服面位移分量和相应的应变软化本构 曲线模拟裂纹的屈服行 为。 6.根据权利要求5所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115292990 A 2于， 所述根据所述内聚单元的屈服面位移分量和相应的应变软化本构曲线模拟裂纹的屈服 行为， 包括： 将所述内聚单元的所述屈服面位移分量代入相应的应变软化本构曲线得到内聚单元 应力； 根据所述内聚单 元应力得到内聚单 元相关节点 等效力以模拟裂纹的屈服行为。 7.根据权利要求4所述的一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法， 其特征在 于， 所述根据所述更新后的主从节点映射链表关系， 将所述从节点的节点力和质量集成到 所述主节点上， 通过控制方程更新主从节点的速度和位移， 包括： 根据所述主从节点映射链表关系， 将所述从节点的节点力和质量集成到所述主节点 上， 得到所述主节点的节点力和主节点质量； 根据所述主节点的节点力和所述主节点质量， 通过显 式积分和中心差分更新所述主节 点的速度和位移； 根据所述更新的主节点的速度和位移得到所述主节点对应的从节点的速度和位移。 8.一种连续 ‑非连续耦合的二维固体破裂模拟装置， 其特 征在于， 所述装置包括： 主从节点映射链表关系获取模块， 用于获取二维固体， 将所述二维固体离散为有限单 元， 得到主从节点映射链 表关系； 有限单元判断断裂模块， 用于根据 所述有限单元局部应力是否满足强度准则来判断裂 纹是否萌生； 破裂过程模拟模块， 用于若所述裂纹萌生， 则更新所述主从节点映射链表关系， 得到更 新后的主从节点映射链表关系， 激活所述裂纹处预先嵌入的内聚单元， 并采用应变软化本 构曲线控制所述内聚单 元的力学 行为； 有限单元节点力更新模块， 用于根据所述更新后的主从节点映射链表关系， 将从节点 的节点力和质量集成到主节点上， 通过控制方程更新主从节点的速度和 位移， 并重新执行 所述有限单 元判断断裂模块的功能， 直到模拟完成， 结束计算。 9.一种智能终端， 其特征在于， 所述智能终端包括存储器、 处理器及存储在所述存储器 中并可在所述处理器上运行 的连续‑非连续耦合的二维固体破裂模拟程序， 所述处理器执 行所述连续 ‑非连续耦合的二 维固体破裂模拟程序时， 实现如权利要求 1‑7任一项所述的连 续‑非连续耦合的二维固体破裂模拟方法的步骤。 10.一种存储介质， 其特征在于， 所述存储介质存储有一个或者多个程序， 所述一个或 者多个程序可被一个或者多个处理器执行， 以实现如上述权利要求 1‑7任一项所述的连续 ‑ 非连续耦合的二维固体破裂模拟方法的步骤。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115292990 A 3