(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 202211011149.0 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 河海大学 地址 211100 江苏省南京市江宁区佛城西 路8号 (72)发明人 黄丹　马启鹏　武立伟　 (74)专利代理 机构 南京纵横知识产权代理有限 公司 32224 专利代理师 董建林 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构 优化设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于近场动力学仿真的 夹层玻璃结构优化设计方法， 其包括： 步骤1、 根 据夹层玻璃预期安装位置， 得到夹层玻璃预期荷 载； 步骤2、 初始化夹层玻璃的结构尺寸和材料参 数； 步骤3、 将夹层玻璃的预期荷载、 结构尺寸和 材料参数输入到基于近场动力学的夹层玻璃仿 真模型中， 得到夹层玻璃在预期荷载下的失效情 况； 步骤4、 根据失 效情况判断夹层玻璃是否满足 安全规范， 如果满足， 根据夹层玻璃的结构尺寸 和材料参数得到预期荷载下夹层玻璃结构设计 方案， 如果不满足， 在预设范围内对夹层玻璃的 结构尺寸和材料参数进行调整， 并返回步骤3。 本 发明能够更加准确的计算夹层玻璃在外部荷载 作用下的响应， 优化效果更好更准确。 权利要求书3页 说明书8页 附图6页 CN 115238524 A 2022.10.25 CN 115238524 A 1.一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其特征在于， 包括如下步 骤： 步骤1、 根据夹层玻璃预期安装位置， 得到 夹层玻璃预期荷载； 步骤2、 初始化夹层玻璃的结构尺寸和材 料参数； 步骤3、 将夹层玻璃的预期荷载、 结构尺寸和材料参数输入到基于近场动力学的夹层玻 璃仿真模型中， 得到 夹层玻璃在预期荷载 下的失效情况； 步骤4、 根据失效情况判断夹层玻璃是否满足安全规范， 如果满足， 根据夹层玻璃的结 构尺寸和材料参数得到预期荷载下夹层玻璃结构设计方案， 如果不满足， 在预设范围内对 夹层玻璃的结构尺寸和材 料参数进行调整， 并返回步骤3 。 2.根据权利要求1所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 所述材料参数包括夹层玻璃中玻璃的密度、 弹性模量、 泊松比和夹层的密度、 弹 性模量、 泊松比。 3.根据权利要求1所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 得到 夹层玻璃在预期荷载 下的失效情况的方法为： 步骤301、 将夹层玻璃的预期荷载、 结构尺寸和材料参数输入到基于近场动力学的夹层 玻璃仿真模型中； 步骤302、 将夹层玻璃各部分离 散为近场动力学物质点， 并设置计算时间步长； 步骤303、 根据预期荷载确定物质点的边界条件； 步骤304、 根据近场范围搜索邻近物质点， 得到 近场范围列表； 步骤305、 根据夹层玻璃的界面 位置得到界面模型的作用范围； 步骤306、 根据近场动力学理论和近场范围列表， 计算夹层玻璃的同种材料内部物质点 之间的相互作用力； 步骤307、 根据界面模型及其作用范围， 计算夹层玻璃的界面两侧不同材料内部物质点 之间的界面作用力； 步骤308、 根据相互作用力和界面作用力计算物质点的加速度， 并根据加速度计算物质 点的位移和速度； 步骤309、 根据物质点的位移和速度， 利用损伤模型计算物质点损伤； 步骤310、 判断当前时刻t是否超过预设的仿真时长tmax， 若t≤tmax， 则进入下一个时间 步的计算， 返回步骤306， 否则结束计算， 根据各个物质点损伤得到夹层玻璃的整体损伤云 图， 即为预期荷载 下夹层玻璃的失效情况。 4.根据权利要求3所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 步骤3 04的具体操作为： 随机选取一个物质点x， 以物质点x为圆心， 搜索其近场范围δ＝3Δx内的物质点， 生成 近场范围列表， 其中， Δx为离 散间距。 5.根据权利要求3所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 在步骤3 05中， 界面模型作用范围为： δB＝(Δx1+Δx2)/2 其中， δB表示界面模型的作用范围， Δx1和Δx2分别为夹层玻璃界面两侧的离 散间距。 6.根据权利要求5所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115238524 A 2特征在于， 物质点x和物质点x ′考虑界面相互作用的条件为： (a)物质点x与物质点x ′的初始距离小于界面模型的作用范围δB； (b)物质点x和物质点x ′分别在夹层玻璃的界面两侧， 即物质点x和物质点x ′材料属性 不同。 7.根据权利要求3所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 物质点x在相互作用力和界面作用力下的加速度为： 其中， ρ(x)表示物质点x的密度， 表示t时刻物质点x的加速度， Hx表示物质点x的 近场范围内物质点x ′的集合， Bx表示物质点x的界面模型界面范围内物质点x ′的集合， T[x, t]表示t时刻物质点x在同种材料内部承受的相互作用力， T[x ′,t]表示t时刻物质点x ′在同 种材料内部承受的相互作用力， Vx′表示物质点x ′的体积， F[x,t]表示t时刻物质点x在界面 两侧不同材料内部承受的界面作用力， F[x ′,t]表示t时刻物质点x ′在界面两侧不同材料内 部承受的界面作用力， b(x,t)表示物质点x的体力密度。 8.根据权利要求3所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 在步骤308中， 采用Verlet显式积分法计算物质点的位移和 速度， 其迭代方式如 下： 其中， un表示第n时间步时物质点的位移， 表示第n时间步时物质点的速度， 表示第 n时间步时物质点的加速度， Δt为时间步长 。 9.根据权利要求3所述的一种基于近场动力学仿真的夹层玻璃结构优化设计方法， 其 特征在于， 当物质点x与其近场范围内物质点x ′相互作用时， 物质点x的失效判断条件为伸 长率s大于临界伸长率s0， 对物质点x近场范围内所有物质点x ′的断键进行统计， 得到物质 点x的损伤： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115238524 A 3