專利名稱：計算機輔助工程分析中模擬材料老化效應的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及時間流變材料(例如，橡膠、泡沫等)，更具體地說，涉及一種用于在計 算機輔助工程分析(例如，有限元分析(FEA)、無網(wǎng)格分析、有限差分析等)中模擬時間流變 材料的老化效應的方法和系統(tǒng)，用于輔助用戶(例如，工程師、科學家等)在改進和設計至 少部分包含時間流變材料的工程結構時作出決策。
背景技術：
橡膠之類的材料(例如，人造橡膠、泡沫)多年來已經被用于各種行業(yè)(例如，汽 車、航空、建筑等)的工程結構的許多部分中。橡膠之類的材料通常具有時間流變(流變和 老化)的特性。時間流變特性的幅度隨時間改變，經常很大使得它們不能被忽視。隨著現(xiàn)代計算機技術的進步，通常使用計算機輔助工程分析來設計和改進工程結 構(例如，汽車、飛機等)。為了捕捉包括橡膠之類的材料的老化效應在內的結構響應，需要 確定材料特性的數(shù)值表示，然后將它結合到計算機輔助工程分析的應用模塊或者軟件中。 一種數(shù)值表示形式是材料本構方程，它與材料應力-應變或者力-位移關系有關。通常，這 通過對感興趣的材料進行樣本測試、接下來將測試結果與特定的本構方程相關聯(lián)來完成。 但是，現(xiàn)有技術方法中所使用的橡膠之類的材料的本構方程通常是不合適的。有一些是基 于對不能壓縮的彈性特性或者某些特定情況(例如neo-Hookean，Mooney-Rivlin)的假設 的。其它(例如，Ogden等式)可包括不能壓縮的和可壓縮的材料特性，但是沒有老化效應?，F(xiàn)有技術方法的缺點使模擬泡沫膠(可壓縮和黏彈性材料)的特性產生了問題， 這種泡沫膠廣泛地用于汽車行業(yè)。特別是，設計汽車的一個行業(yè)標準是在碰撞或者汽車撞 擊事件時確保汽車所有者的安全。為了確保滿足這樣的要求，汽車制造商需要對每個汽車 模型的原形進行物理碰撞測試。在某些情況下，需要進行不同場景的多次測試。物理撞擊 測試的執(zhí)行不僅很昂貴，并且還具有它自己的一些困難和挑戰(zhàn)(例如，可測量性、精確度、 可靠性、可重復性等)。因此，撞擊事件的計算機模擬(也就是，計算機輔助工程分析)已經 被廣泛用于替代物理原形撞擊測試或者至少將物理原形撞擊測試的數(shù)量最小化。在物理撞擊測試中，一個或多個撞擊假人被放置在汽車中，以代表真人所有者 (也就是，司機或者司機加乘客)，以研究安全要求。撞擊假人由通常使用泡沫材料的多個 部件(例如，頭、軀干、四肢等)構成。由于撞擊假人通常在物理撞擊測試中被毀壞，之后被 修復并重復用于另一次測試，撞擊假人的不同部分可能包含不同老化程度的泡沫材料。為 了更準確地模擬這樣的情況(也就是，在一個撞擊假人中具有多種老化程度的泡沫材料)， 計算機輔助工程應用軟件需要能夠采用包含老化效應的材料本構方程來計算結構響應。因 此，期望有一種用于在有限元分析中模擬時間流變材料的老化效應的方法和系統(tǒng)。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開了一種用于在計算機輔助工程分析中模擬時間流變材料的材料老化 效應的方法和系統(tǒng)。根據(jù)一方面，執(zhí)行一組材料特性測試，以獲得感興趣的時間流變材料的材料特性。這一組材料特性測試包括對多個不同老化程度的材料樣本重復基本類似的測 試，該老化程度是例如天、周、月等?？梢酝ㄟ^單軸向、雙軸向、或者彎曲測試程序來執(zhí)行每 次測試。針對被測試的樣本，可以得到一系列松弛測試數(shù)據(jù)。在單軸向測試程序中，可以執(zhí) 行拉伸或者壓縮松弛測試，在不同的時間測量軸向應力。在雙軸向測試中，可使用圓形(例 如，圓形、卵圓形、或者橢圓形)隔膜的漲大。保持隔膜的變形恒定，并測量漲大壓力(也就 是，松弛測試數(shù)據(jù))。在松弛測試數(shù)據(jù)表或者圖中以對數(shù)-對數(shù)標度來組織或者繪制每次材 料特性測試的一系列松弛測試數(shù)據(jù)。通常，數(shù)據(jù)圖表包括多個系列的松弛測試數(shù)據(jù)，每個系 列表示感興趣的時間流變材料的特定老化程度。在本發(fā)明的另一方面，創(chuàng)建一種新的材料本構方程來表示包含材料老化效應的時 間流變材料。所述新的材料本構方程被配置為包括了現(xiàn)有技術方法(例如neo-Hookean， Mooney-Rivlin,Ogden等)中使用的現(xiàn)有本構方程的通用和統(tǒng)一的公式。在新的材料本構 方程中包括一對與時間相關的材料老化效應參數(shù)。第一參數(shù)與材料的松弛測試數(shù)據(jù)相關， 表示為材料老化效應參數(shù)a，而第二參數(shù)與時間相關，表示為材料老化效應參數(shù)3。這兩 個參數(shù)可以由松弛測試數(shù)據(jù)在材料特性測試中獲得的對數(shù)-對數(shù)標度表中的垂直和水平 移位以及匹配來確定。表中的每個系列的松弛測試數(shù)據(jù)表示所獲得的特定老化程度樣本的 結果。每對數(shù)據(jù)的移位和匹配得到一組特定的材料老化效應參數(shù)。使用其中配置有這樣的材料本構方程的計算機輔助工程分析(CAE)應用模塊，時 間推進模擬中的時間流變材料特性的影響或者行為便被包含在內。通常，獲得的一組第一 和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)被輸入到其上安裝有CAE應用模塊的計算機內。通過以下結合附圖對具體實施方式
的詳細描述，本發(fā)明的其他目的、特征和優(yōu)點 將會變得顯而易見。


參照以下的描述、后附的權利要求和附圖，將會更好地理解本發(fā)明的這些和其它 特征、方面和優(yōu)點，其中圖1A是單軸向拉伸狀況下的人造橡膠棒樣本的示意圖；圖1B是雙軸向拉伸狀態(tài)下的人造橡膠棒樣本的示意圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的一系列示范性模擬松弛測試數(shù)據(jù)的示意圖；圖2B是圖2A的一系列模擬松弛測試數(shù)據(jù)的總曲線；圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施例在單軸向測試中獲得的一組示范性松弛測試數(shù)據(jù)的 示意圖；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的實施例使用雙軸向測試程序從一組材料特性測試中得到的 示范性松弛測試數(shù)據(jù)的示意圖；圖4B是圖4A的松弛測試數(shù)據(jù)移位和匹配后的結果示意圖，該移位和匹配用于確 定一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)；圖5A和5B共同示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的包含第一和第二與時間相關的 材料老化效應參數(shù)的時間流變材料本構方程；圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例用于在有限元分析中模擬材料老化效應的示范性過 程的流程圖；以及
圖7是計算機設備的主要組件的功能框圖，本發(fā)明的實施例可在該計算機設備中 實施。
具體實施例方式在此將參照圖1A-7討論本發(fā)明的實施例。但是本技術領域的人員將會理解，此處 參照附圖給出的詳細描述用作解釋的目的，而本發(fā)明延伸到這些有限的實施例之外。首先參照圖6，示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例用于在有限元分析中模擬材料老化效 應的示范性方法600的流程圖。方法600可以在計算機中結合材料特性測試實驗來實施。 方法600最好結合圖1A-5B來理解。剛開始，在步驟602，對不同老化程度的感興趣的時間流變材料執(zhí)行一組材料特性 測試。可以通過應用單軸向拉伸/壓縮(圖1A)或者雙軸向拉伸(圖1B)來執(zhí)行材料特性 測試。如圖1A所示，樣本110受到一對力P 112的作用，力P 112形成單軸向拉伸狀況，而 圖1B中的樣本140在兩個方向上都在拉伸力F 142的作用下處于雙軸向拉伸狀況。可以 通過在雙軸向拉伸測試設備中使圓形隔膜樣本膨脹來得到雙軸向拉伸，這是現(xiàn)有技術中的 已知程序。材料特性測試經配置，使得可以對不同老化程度的樣本重復進行基本相同的測 試，來得到不同老化程度(例如，天、周、月等)下的時間流變材料特性。一種方法是長期執(zhí) 行材料特性測試，使得一組樣本中每一者都變成不同的老化程度。在步驟604中，每一材料特性測試被配置成通過保持各樣本的預定的恒定應力或 者位移(例如，伸長或者延長)，來獲得一系列松弛測試數(shù)據(jù)。例如，使單軸向拉伸測試中 的樣本110保持為預定的應力要求最初具有某幅度的一對力P。隨著時間的推進，樣本110 的材料特性改變，因此要求有不同幅度的力來保持相同的應力。類似地，在雙軸向測試中， 初始壓力使隔膜樣本140膨脹，使得在樣本中心兩個方向上都達到預定應力。然后壓力被 調節(jié)，從而在雙軸向測試過程中隨時間保持相同的應力。松弛測試數(shù)據(jù)被記錄。在一個實施例中，圖3所示的力與時間的圖繪制了從單軸向測試程序得到的多個 示范性松弛測試數(shù)據(jù)310a-e。每個松弛測試數(shù)據(jù)310a-e表示不同老化程度(也就是，0天、 18天、31天、60天和109天)的樣本的結果。在另一個實施例中，在圖4A的圖表400中繪 制了雙軸向測試程序的幾個示范性松弛測試數(shù)據(jù)410a_e。圖表400是對數(shù)-對數(shù)標度的 壓力_時間圖，其中繪制了五個材料特性測試的結果410a_e。每個結果410a_e表示一系 列松弛測試數(shù)據(jù)。長期執(zhí)行這一組材料特性測試，以包括不同老化程度的樣本的影響。如 圖400所示，獲得不同老化程度(也就是，1天、1周、1個月、3個月和6個月)下的五個測 試的結果410a_e?；氐綀D6，在步驟606，方法600通過將所獲得的測試結果進行移位和匹配，來確定 一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)。例如，在圖400中，通過在壓力和時間兩 個方向上的移位，來匹配每對的五個測試結果410a_e。壓力方向由箭頭412指示，時間方 向由箭頭414指示。在移位和匹配后，在圖4B所示的圖430中繪制出五個移位后的結果 440a_eo為了進一步解釋本發(fā)明如何工作，圖2A-2B示出了數(shù)字實例。針對壓縮負載下四 個不同老化程度(也就是，、=0，、(1)，、(2)和ta(3))的單軸向樣本計算出所模擬的松 弛測試數(shù)據(jù)210a_d。繪制出公稱應力對比材料特性測試中的松弛時間的曲線。材料的伸展
6率為0.8，對應于樣本的20%的壓縮應力。材料是可壓縮的，且壓縮可以數(shù)字化表示(n = 10)。長期的材料常數(shù)M，Cj和bj設置如下M = 2，Q = 30，C2 = 3，h = 2且b2 = -2。松 弛函數(shù)由Prony系列表示如下gj=Cj∑Rke-r該關系式也通過常數(shù)&將黏彈特性與彈性特性相聯(lián)系起來。材料常數(shù)以應 力為單位，是衰變常數(shù)。黏彈性材料常數(shù)是k Rffl Yffl1 0. 50 0. 012 0. 50 0. 103 0. 50 1. 004 0. 50 10. 00模擬的松弛測試數(shù)據(jù)210a_d在圖2A中繪制出。使用模擬的松弛測試數(shù)據(jù)210a_d 的垂直和水平移位，可以得到如圖2B所示的總曲線220。不同老化時間下的一組第一和第 二與時間相關的材料老化效應參數(shù)a (ta)和0 (ta)是a (ta)3 (ta)
ta = 01. 001. 00
ta(l)1. 250. 50
t“2)1. 500. 10
ta(3)2. 000. 05位于這些老化時間之間的a (ta)和3 (ta)的值可以從兩個相鄰值之間推斷得到。接下來，在方法600的步驟608中，創(chuàng)建有限元分析應用模塊(例如，經編程或者 匯編)，以包含時間流變材料本構方程，該方程使用了在材料特性測試中得到的這一組第一 和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)。接下來，包含有時間流變材料本構方程(例如，經 編程)的有限元分析應用模塊被用于模擬至少部分包含時間流變材料的結構的材料老化 效應。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，圖5A-B示出了示范性的時間流變材料本構方程。公式 502定義了黏彈高度可壓縮材料依據(jù)伸長率、的柯西應力(CauchystresshiU)。材料的 應變被定義為(入i_l)，而下標“i”表示空間的三個方向中的每一個。材料常數(shù)(”…和！! 由長期測試數(shù)據(jù)(也就是t =⑴)和未老化樣本的松弛測試數(shù)據(jù)的松弛函數(shù)g^t)確定。松弛函數(shù)gj(t)可以被看作是一系列指數(shù)函數(shù)，可以被假定具有公式504的形式。 Rm是無因次的材料常數(shù)，是衰減常數(shù)。當松弛函數(shù)被另一個松弛函數(shù)代替 時，公式502變成公式506，因為(^是可以因子分解得到的公共項。對于時間流變材料的材料老化效應，公式508包括第一和第二與時間相關的材 料老化效應參數(shù)a (ta)和3 (ta)，ta是老化時間。導出的公式512、514和516示出了 公式508與從材料特性測試得到兩個參數(shù)的過程中的垂直移位log(a (ta))和水平移位 log(0 (ta))的相互關系。黏彈性材料的本構方程經常可以由第一類的Volterra積分方程式描述。通常此 處給出的方法可以擴展到線性、準線性、Hill-foam黏彈性本構方程，并可擴展到第一類的
7Vol terra積分方程式。根據(jù)一方面，本發(fā)明涉及一個或多個能夠執(zhí)行在此描述的功能的計算機系統(tǒng)。計 算機系統(tǒng)700的例子在圖7中示出。計算機系統(tǒng)700包括一個或多個處理器，例如處理器 704。處理器704連接到計算機系統(tǒng)內部通信總線702。關于該示范性的計算機系統(tǒng)，有各 種軟件實現(xiàn)的描述。在讀完這一描述后，相關技術領域的人員將會明白如何使用其它計算 機系統(tǒng)和/或計算機架構來實施本發(fā)明。計算機系統(tǒng)700還包括主存儲器708，優(yōu)選隨機存取存儲器(RAM)，還可包括輔助 存儲器710。輔助存儲器710包括例如一個或多個硬盤驅動器712和/或一個或多個可移 除存儲驅動器714，它們代表軟磁盤機、磁帶驅動器、光盤驅動器等?？梢瞥拇鎯︱寗悠?714用已知的方式從可移除存儲單元718中讀取和/或向可移除存儲單元718中寫入?？?移除存儲單元718代表可以由可移除存儲驅動器714讀取和寫入的軟盤、磁帶、光盤等?？?以理解，可移除存儲單元718包括其上存儲有計算機軟件和/或數(shù)據(jù)的計算機可讀媒介。在可選實施例中，輔助存儲器710可包括其它類似的機制，允許計算機程序或者 其它指令被裝載到計算機系統(tǒng)700。這樣的機制包括例如可移動存儲單元722和接口 720。 這樣的例子可包括程序盒式存儲器和盒式存儲器接口(例如，視頻游戲設備中的那些)、可 移動存儲芯片(例如可擦除的可編程只讀存儲器(EPR0M))、通用串行總線(USB)閃存、或 者PR0M)以及相關的插槽、以及其它可移動存儲單元722和允許軟件和數(shù)據(jù)從可移動存儲 單元722傳遞到計算機系統(tǒng)700的接口 720。通常，計算機系統(tǒng)700由操作系統(tǒng)(OS)軟件 控制和管理，操作系統(tǒng)執(zhí)行例如進程調度、存儲器管理、網(wǎng)絡連接和I/O服務?？赡苓€設有連接到總線702的通信接口 724。通信接口 724允許軟件和數(shù)據(jù)在計 算機系統(tǒng)700和外部設備之間傳遞。通信接口 724的例子包括調制解調器、網(wǎng)絡接口(例 如以太網(wǎng)卡)、通信端口、個人計算機存儲卡國際協(xié)會(PCMCIA)插槽和卡等等。通過通信接 口 724傳輸?shù)能浖蛿?shù)據(jù)是信號728的形式，該信號可以是電子、電磁、光學或者其他可以 被通信接口 724接收的信號。計算機700基于一組特定的規(guī)則(也就是，協(xié)議)通過數(shù)據(jù) 網(wǎng)絡與其它計算設備通信。通用協(xié)議的其中一種是在互聯(lián)網(wǎng)中通用的TCP/IP (傳輸控制協(xié) 議/互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)。通常，通信接口 724將數(shù)據(jù)文件組合處理成較小的數(shù)據(jù)包以通過數(shù)據(jù)網(wǎng) 絡傳輸，或將接收到的數(shù)據(jù)包重新組合成原始的數(shù)據(jù)文件。此外，通信接口 724處理每個數(shù) 據(jù)包的地址部分以使其到達正確的目的地，或者中途截取發(fā)往計算機700的數(shù)據(jù)包。在這 份文件中，術語“計算機程序媒介”和“計算機可用媒介”都用來指代媒介，例如可移動存儲 驅動器714和/或設置在硬盤驅動器712中的硬盤。這些計算機程序產品是用于將軟件提 供給計算機系統(tǒng)700的手段。本發(fā)明涉及這樣的計算機程序產品。計算機系統(tǒng)700還包括輸入/輸出(I/O)接口 730，它使得計算機系統(tǒng)700能夠接 入顯示器、鍵盤、鼠標、打印機、掃描器、繪圖機、以及類似設備。計算機程序(也被稱為計算機控制邏輯)作為應用模塊706存儲在主存儲器708 和/或輔助存儲器710中。也可通過通信接口 724接收計算機程序。這樣的計算機程序被 執(zhí)行時，使得計算機系統(tǒng)700執(zhí)行如在此所討論的本發(fā)明的特征。特別地，當執(zhí)行該計算機 程序時，使得處理器704執(zhí)行本發(fā)明的特征。因此，這樣的計算機程序代表計算機系統(tǒng)700 的控制器。在本發(fā)明采用軟件實現(xiàn)的實施例中，該軟件可存儲在計算機程序產品中，并可使用可移動存儲驅動器714、硬盤驅動器712、或者通信接口 724加載到計算機系統(tǒng)700中。應 用模塊706被處理器704執(zhí)行時，使得處理器704執(zhí)行如在此所述的本發(fā)明的功能。主存儲器708可被加載一個或多個應用模塊706 (例如，其內編程或配置有時間流 變材料本構方程的有限元分析應用模塊)，所述應用模塊706可被一個或多個處理器704執(zhí) 行以實現(xiàn)期望的任務，所述處理器可具有或不具有通過I/O接口 730輸入的用戶輸入。在 運行中，當至少一個處理器704執(zhí)行一個應用模塊706時，結果被計算并存儲在輔助存儲器 710 (也就是，硬盤驅動器712)中。有限元分析(例如，在FEA模型的撞擊假人中包括材料 老化效應的汽車抗撞擊模擬)的狀態(tài)以文字或者圖形表示的方式通過I/O接口報告給用 戶。雖然參照特定的實施例對本發(fā)明進行了描述，但是這些實施例僅僅是解釋性的， 并不用于限制本發(fā)明。本技術領域的人員可得到暗示，對具體公開的示范性實施例做出各 種修改和改變。例如，雖然已經將時間流變材料描述為人造橡膠，但是也可以包括其它材 料，例如橡膠、泡沫等。此外，已經將材料特性測試描述為樣本的單軸向拉伸測試，但是也可 以使用壓縮測試來代替。最后，發(fā)明人想要表明的是，時間流變材料這一術語已由位于美 國加利福利亞州馬丁內斯的凱澤醫(yī)療公司(Kaiser Permanente Medical Group)的Lydia T.Lee博士和James P. Berry博士提出?？傊?，本發(fā)明的范圍不限于在此公開的特定示范性 實施例，對本技術領域人員來說暗含的所有修改都將被包括在本申請的精神和范圍以及后 附權利要求的范圍內。
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權利要求
一種用于在計算機輔助工程分析中模擬材料老化效應的方法，其特征在于，所述方法包括為時間流變材料執(zhí)行多次材料特性測試，每次測試被配置以獲得不同老化程度下時間流變材料的一系列松弛測試數(shù)據(jù)，其中每一系列的松弛測試數(shù)據(jù)通過將時間流變材料的樣本保持在預定的位移或者應變來測量；通過將所述多次材料特性測試中每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)，確定一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)；以及配置計算機輔助工程分析模塊，使得可以采用時間流變材料本構方程來數(shù)學表示材料老化效應，其中所述時間流變材料本構方程中包含所述一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)，所述計算機輔助工程分析應用模塊用于執(zhí)行至少部分包含所述時間流變材料的工程結構的計算機輔助工程分析，其中所述計算機輔助工程分析用于輔助用戶在改進所述工程結構的設計時作出決策。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述每次材料特性測試都包括單軸向測 試程序，松弛測試數(shù)據(jù)是樣本的軸向應力。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述每次材料特性測試都包括雙軸向測 試程序，松弛測試數(shù)據(jù)是樣本的膨脹壓力。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述時間流變材料包括人造橡膠。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，將所述多次材料特性測試的每一對的一 系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)還包括將所述多次材料特性測試的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)繪制成具有縱軸和橫軸的 二維圖表中的第一和第二曲線，其中縱軸表示松弛測試數(shù)據(jù)，橫軸表示對數(shù)-對數(shù)標度的 時間；以及通過在圖表中垂直和水平移位，將第一和第二曲線彼此匹配。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一與時間相關的材料老化效應參 數(shù)是匹配所述每一對的垂直移位量。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二與時間相關的材料老化效應參 數(shù)是匹配所述每一對的水平移位量。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，所述時間流變材料本構方程定義了所述 時間流變材料的應變_應力關系式。
9.一種使用在計算機上運行的計算機輔助工程分析應用模塊模擬至少部分包含時間 流變材料的工程結構的材料老化效應的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括一計算機，被配置成通過從用戶輸入接收一組第一和第二與時間相關的材料老化效應 參數(shù)來執(zhí)行工程結構的計算機輔助工程分析，其中所述一組第一和第二與時間相關的材料 老化效應參數(shù)與計算機輔助工程分析應用模塊中配置的時間流變材料本構方程相關；以及 所述計算機根據(jù)所述時間流變材料本構方程執(zhí)行所述包含材料老化效應的工程結構的計 算機輔助工程分析。
10.根據(jù)權利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述一組第一和第二與時間相關的材料 老化效應參數(shù)通過如下方式確定為時間流變材料執(zhí)行多次材料特性測試，每次測試被配 置以獲得不同老化程度下的時間流變材料的一系列松弛測試數(shù)據(jù)，其中每一系列的松弛測試數(shù)據(jù)是通過將時間流變材料的樣本保持在預定的位移或者應變來測得的；以及將所述多 次材料特性測試的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)。
11.根據(jù)權利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，將所述多次材料特性測試的每一對的 一系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)還包括將所述多次材料特性測試的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)繪制成具有縱軸和橫軸的 二維圖表中的第一和第二曲線，其中縱軸表示松弛測試數(shù)據(jù)，橫軸表示對數(shù)-對數(shù)標度的 時間；以及通過在圖表中垂直和水平移位，將第一和第二曲線彼此匹配。
12.一種用于模擬至少部分包含時間流變材料的工程結構內的材料老化效應的計算機 程序產品，所述計算機程序產品嵌入在計算機可讀存儲媒介中且包括計算機指令，所述計 算機指令用于從用戶輸入接收一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)，其中所 述第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)與計算機輔助工程分析應用模塊中配置的 時間流變材料本構方程相關；以及根據(jù)所述時間流變材料本構方程執(zhí)行所述包含材料老化 效應的工程結構的計算機輔助工程分析。
13.根據(jù)權利要求12所述的計算機程序產品，其特征在于，所述一組第一和第二與時 間相關的材料老化效應參數(shù)通過如下方式確定為時間流變材料執(zhí)行多次材料特性測試， 每次測試被配置以獲得不同老化程度下的時間流變材料的一系列松弛測試數(shù)據(jù)，其中每一 系列的松弛測試數(shù)據(jù)是通過將時間流變材料的樣本保持在預定的位移或者應變來測得的； 以及將所述多次材料特性測試的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)。
14.根據(jù)權利要求13所述的計算機程序產品，其特征在于，將所述多次材料特性測試 的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)相關聯(lián)還包括將所述多次材料特性測試的每一對的一系列松弛測試數(shù)據(jù)繪制成具有縱軸和橫軸的 二維圖表中的第一和第二曲線，其中縱軸表示松弛測試數(shù)據(jù)，橫軸表示對數(shù)-對數(shù)標度的 時間；以及通過在圖表中垂直和水平移位，將第一和第二曲線彼此匹配。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在計算機輔助工程(CAE)分析中模擬時間流變材料的材料老化效應的方法和系統(tǒng)。根據(jù)一方面，為感興趣的時間流變材料執(zhí)行一組材料特性測試。每次測試獲得一系列材料特性例如不同老化程度的松弛測試數(shù)據(jù)。通過將時間流變材料的樣本保持在預定的應變，來測量松弛測試數(shù)據(jù)。通過將每一對測試之間的一系列松弛測試數(shù)據(jù)進行移位和匹配，來確定一組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)。接下來，通過對至少部分包含時間流變材料的工程結構執(zhí)行CAE分析，該組第一和第二與時間相關的材料老化效應參數(shù)、以及其中包含有時間流變材料本構方程的有限元分析應用模塊被用于模擬材料老化效應。
文檔編號G06F17/50GK101866377SQ20101015506
公開日2010年10月20日 申請日期2010年3月25日 優(yōu)先權日2009年4月20日
發(fā)明者威廉姆·W·馮, 約翰·O·霍爾奎斯特 申請人:利弗莫爾軟件技術公司