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龙图腾网获悉同济大学申请的专利颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法及系统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：CN121565345B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-03-24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：202610090745.4，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法及系统是由付昆昆;张明辉;崔晓雨;朱慧鑫;汤少锋;李岩设计研发完成，并于2026-01-23向国家知识产权局提交的专利申请。

本颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法及系统在说明书摘要公布了：本发明提供了一种颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法及系统，属于电数字数据处理技术领域。本发明通过构建包含随机分布球形颗粒的三维代表性体积单元RVE模型，并赋予其弹塑性本构与渐进损伤模型，结合周期性边界条件，精准表征细观增韧机理；建立融合细观特征的宏观双悬臂梁DCB模型，采用扩展有限元XFEM方法模拟裂纹萌生与扩展，实现了从细观参数到宏观I型层间断裂韧性的跨尺度正向预测。本发明克服了传统试错法研发周期长、成本高以及现有仿真模型简化失真、尺度关联脱节等问题，能够通过调整颗粒尺寸、体积分数等参数优化设计，为高性能复合材料的层间增韧设计提供了可靠的理论工具与设计体系。

本发明授权颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法及系统在权利要求书中公布了：1.一种颗粒增韧复合材料层间断裂韧性的多尺度仿真与正向设计方法，所述颗粒增韧复合材料包括层合板和设置于其中的颗粒增韧层，所述颗粒增韧层包括树脂基体和分布于其中的增韧颗粒，其特征在于，包括以下步骤： S10，批量建模生成所述颗粒增韧层的若干RVE模型，若干所述RVE模型中的所述增韧颗粒的颗粒直径以及体积分数不同； S20，对所述RVE模型中的所述树脂基体和所述增韧颗粒均赋予对应的塑性屈服函数为的弹塑性本构模型和材料应力张量为且总损伤变量为的渐进损伤模型， 其中，为通过Mises等效应力定义的塑性势，其表示形式为，、、、、、分别表示六个应力分量，表示初始屈服应力，表示等效塑性应变，表示实际试验得到的应力-应变的硬化函数，表示有效应力张量，当时表示材料完全失去承载能力并且删除单元， 表示总损伤变量，表示单元特征长度，临界等效塑性位移，为材料的单位面积断裂能，为损伤起始时的应力值，表示等效塑性位移，当时的，材料失效开始时的等效塑型应变是应力三轴度和等效塑性应变率的函数，，，为压应力，为等效应力； S30，对所述RVE模型施加节点位移约束方程为的周期性边界条件， 其中，，，表示单胞内任意点的空间坐标，表示位移方向索引，对应于,,方向，表示单胞边界面对应的坐标轴方向索引，表示垂直于,,轴的相对面，表示应变和位移张量的分量的索引，表示所述RVE模型的单胞平均应变，表示单胞内任意点的坐标，上标和分别表示沿轴的正方向和负方向，表示周期性位移修正量，，在给定的情况下，所述RVE模型的立方体单胞的每组平行面中的为常数且； S40，在有限元软件中对所述RVE模型进行网格收敛性分析以确定兼顾计算效率与精度的网格尺寸； S50，对若干所述RVE模型进行有限元仿真模拟计算以确定力学性能参数最优情况下的所述增韧颗粒的颗粒直径以及体积分数，将其作为最终设计得到的所述颗粒增韧复合材料的参数； S60，建模得到所述颗粒增韧复合材料的跨尺度DCB模型后将所述DCB模型划分为预裂纹区域、细观区域以及等效区域，随后将经过步骤S10~S50设置及选择最优参数后的所述RVE模型对应赋予所述DCB模型的所述细观区域中的所述颗粒增韧层； S70，首先将所述预裂纹区域、所述细观区域以及所述等效区域均定义为XFEM裂纹扩展区域并采用XFEM方法定义该区域的裂纹萌生与扩展准则， 接着对所述DCB模型进行I型层间断裂韧性的仿真以获取所述颗粒增韧复合材料的仿真载荷-位移响应曲线， 随后制备与所述DCB模型相对应的试验件后对其进行I型层间断裂韧性试验以获取其实际载荷-位移响应曲线， 最后将所述仿真载荷-位移响应曲线与所述实际载荷-位移响应曲线进行对比验证，以证实设计成功。

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