中南林业科技大学;哈尔滨工业大学全蔚闻获国家专利权
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龙图腾网获悉中南林业科技大学;哈尔滨工业大学申请的专利沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN119989808B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510119053.3,技术领域涉及:G06F30/23;该发明授权沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法是由全蔚闻;马宪永;商泽鲲;易文;李微;李文;杨晨设计研发完成,并于2025-01-24向国家知识产权局提交的专利申请。
本沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法在说明书摘要公布了:一种沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法,属于沥青混合料的本构行为领域。本发明针对现有分数阶黏弹性模型的有限元方法不能兼顾计算效率和精度的问题。包括基于拉普拉斯变换获取分数阶黏弹性模型的复频域模量表达式;通过时域复频域等价代换,构建一维形式的沥青混合料分数阶黏弹性模型应力应变最低阶微分表达式;基于非经典方法离散应力应变微分形式中的分数阶导数项,构建离散形式的沥青混合料分数阶黏弹性模型应力更新表达式;基于常非常泊松比假设和增量迭代法,构建三维形式分数阶黏弹性模型应力更新表达式和雅可比矩阵更新表达式;编写用户子程序UMAT用于有限元数值计算。本发明用于分数阶黏弹性模型有限元数值实现。
本发明授权沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法在权利要求书中公布了:1.沥青混合料分数阶黏弹性模型有限元数值实现方法,其特征在于,包括, 基于分数阶黏弹性模型中各子元件的应力应变关系及拉普拉斯变换,建立复频域内模型总应力和总应变关系式; 引入时域和复频域求导等价代换,构建所述模型总应力和总应变关系式一维形式的最低阶微分表达式; 采用非经典方法离散最低阶微分表达式中的分数阶导数项,构建离散形式模型应力更新表达式; 结合常泊松比假设或非常泊松比假设与增量迭代法,构建三维形式模型应力更新表达式和雅可比矩阵更新表达式,用于有限元数值计算; 选择分数阶黏弹性模型为修正分数阶Zener模型,所述子元件包括弹簧元件一、弹簧元件二、分数阶Abel黏壶元件一和分数阶Abel黏壶元件二; 建立复频域内模型总应力和总应变关系式为: 式中为复频域模量,E1为弹簧元件一的模量值,η1为分数阶Abel黏壶元件一的黏度,η2为分数阶Abel黏壶元件二的黏度,s为复频域自变量,α1为分数阶Abel黏壶元件一的分数阶阶次,α2为分数阶Abel黏壶元件二的分数阶阶次,0<α1<α2<1,E2为弹簧元件二的模量值; 引入初值为零的时域或复频域求导等价代换: 式中L为拉普拉斯变换,Dt为分数阶导数符号,α为分数阶阶次,zt为待求导函数,t为时间; 一维形式的最低阶微分表达式为: 式中εt为总应变,σt为总应力; 所述最低阶微分表达式中的分数阶导数项的计算方法为: 式中tn表示第n个增量步对应的时间,J为高斯雅可比求积节点总数,Aj、fj、sj为中间系数,Δt为相邻时间点增量步大小,为高斯雅可比第j个求积节点横坐标,为高斯雅可比第j个求积系数权重。
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