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开放式PRMMCs损伤演化分析软件设计与研发

批准号:
11572142
项目类别:
面上项目
资助金额:
70.0 万元
负责人:
郭然
依托单位:
学科分类:
计算固体力学
结题年份:
2019
批准年份:
2015
项目状态:
已结题
项目参与者:
屈本宁、陈永进、黄永霞、李伟、杨秀珂、杨青林

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
材料设计时代的今天,在关键材料集成设计基础研究方面吸引了世界各国的关注,CAE技术在材料设计研究方面扮演着重要的角色。加强我国材料分析理论和技术的研究,鼓励国产CAE软件自主开发,跟我国通过提高自主创新能力,提升产业国际竞争水平的强国梦是一致的。因此,针对广泛应用、成为国内外材料科学和工程科学学者们研究热点的颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs),专门开发一套能准确进行宏细观力学分析的CAE软件系统,具有一定的学术价值和深远的工程意义。.本项目计划构建一套开放式PRMMCs宏细观分析CAE系统,基于CPU+GPU混合异构HPC系统,采用“材料模型+初分析+损伤分析”模式,实现PRMMCs材料模型分析、有限元初分析和双重尺度网格损伤分析的三阶段分析动态装配。建立支持多人多组织协同开发的软件系统,在高性能计算机上实现大规模(含有数百万自由度和百万微结构)的宏观结构分析和细观材料损伤演化分析。
英文摘要
Nowadays in the era of material design, the fundamental research on integrated design of key material has attracted worldwide attention. As the core of industrial innovation design and digital design, CAE technology plays an important role in research of materials design. Invigorating independent research of theory and technical of material analysis, and independent development of the corresponding CAE software, is consistent with the country dreams of improving industrial international competitive level by improving capability of independent innovation and mastering core technologies..On the focus of particle reinforced metal matrix composites (PRMMCs) used increasingly widely, which attract a lot of science scholars in materials science and engineering science, developing an effective open CAE software system that conducts mechanics analysis, molding analysis and performance simulation of real PRMMCs, is of academic value and profound significance in engineering. Based on CPU-GPU heterogeneous HPC system, the project focus on developing an effective open CAE software system for modeling and simulating PRMMCs, in which the model of “Material model analysis + Early analysis + Damage analysis” is used to realize an open dynamic assembly in three-stage of material mechanics analysis, FEM early analysis and damage simulation with hybrid grids. An open CAE software system supporting multi-person collaborative development from multi-organization, will be developed by building dynamic open interfaces and management mechanisms, to complete large scale (finite element model, containing millions of degrees of freedom and millions of micro-structures) structural analysis and damage evolution analysis of micro-structures in user-specific PRMMCs for user-specific physical problems with high performance computers.
面对我国大力发展国产工业软件产业的契机,瞄准材料设计研究这个细分领域,针对广泛应用、成为国内外材料科学和工程科学学者们研究热点的颗粒增强金属基复合材料(PRMMCs),本项目开发了一套能准确进行宏细观力学分析的CAE软件系统,期望借此加强我国材料分析理论和技术的研究,增强国产CAE软件自主开发,提高我国的自主创新能力,为提升产业国际竞争水平的强国梦贡献微薄之力。.本项目基于CPU+GPU混合异构HPC系统,构建了一套开放式PRMMCs宏细观分析CAE系统,实现了PRMMCs材料模型分析、有限元初分析和双重尺度网格损伤分析的三阶段分析。建立了支持多人多组织协同开发的软件系统,在高性能计算机上实现了大规模(含有数百万自由度和百万微结构)的宏观结构分析和细观材料损伤演化分析。.为了模拟含微结构材料的损伤演化分析,软件中构建了一系列包含各种微结构的新应力杂交单元:含界面裂纹应力杂交元、含界面裂纹和基体裂纹的应力杂交元、含孔洞的 Voronoi 单元、两种新的含裂纹的损伤 Voronoi 孔洞单元模型。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Two new Voronoi cell finite element models for fracture simulation in porous material under inner pressure
用于内压下多孔材料断裂模拟的两个新的 Voronoi 单元有限元模型
DOI: 10.1016/j.engfracmech.2019.01.012
发表时间: 2019-04
期刊: Engineering Fracture Mechanics
影响因子: 5.4
作者: [Ning Han, Ran Guo]
通讯作者: Ran Guo
DOI: 10.21656/1000-0887.400046
发表时间: 2019
期刊: 应用数学和力学
影响因子: --
作者: [杨锋, 郭然]
通讯作者: 郭然
Determination of crack tip stress intensity factors by singular Voronoi cell finite element model
奇异Voronoi单元有限元模型确定裂纹尖端应力强度因子
DOI: 10.1016/j.engfracmech.2018.04.042
发表时间: 2018-06
期刊: Engineering Fracture Mechanics
影响因子: 5.4
作者: [Zhang Rui, Guo Ran]
通讯作者: Guo Ran
Voronoi Cell Finite Element Method for Fluid-Filled Materials
流体填充材料的 Voronoi 单元有限元法
DOI: 10.1007/s11242-017-0898-9
发表时间: 2017-08
期刊: Transport in Porous Media
影响因子: 2.7
作者: [Zhang Rui, Guo Ran]
通讯作者: Guo Ran
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    多相复合材料损伤演化分析的应力杂交元新方法研究和CAE软件开发
    • 批准号:
      12072135
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      62.0万元
    • 批准年份:
      2020
    • 负责人:
      郭然
    • 依托单位:
    颗粒增强复合材料结构损伤演化和破坏的FEM-VCFEM-MD多尺度模拟
    • 批准号:
      11262007
    • 项目类别:
      地区科学基金项目
    • 资助金额:
      58.0万元
    • 批准年份:
      2012
    • 负责人:
      郭然
    • 依托单位:
    颗粒增强复合材料裂纹损伤分析的VCFEM方法
    • 批准号:
      11072092
    • 项目类别:
      面上项目
    • 资助金额:
      28.0万元
    • 批准年份:
      2010
    • 负责人:
      郭然
    • 依托单位:
    国内基金
    海外基金