(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 202211247224.3 (22)申请日 2022.10.12 (71)申请人 中国科学院力学研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路15 号 (72)发明人 王君　郇勇　王琮文　李钰　 冯义辉　马寒松　 (74)专利代理 机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11390 专利代理师 胡剑辉 (51)Int.Cl. G01N 23/046(2018.01) G06T 7/00(2017.01) G06T 7/11(2017.01) G06T 7/136(2017.01) (54)发明名称 一种多组分材料力学性能的各向异性分析 方法 (57)摘要 本发明提供了一种多组分材料力学性能的 各向异性分析方法， 首先将多组分材料的微结构 几何特征依据micro ‑CT体素点坐标进行散点化 处理； 设置代表性圆柱计算域， 并确保计算域内 各个方向上都应至少包含5个微结构特征胞元； 在计算域内设置任意多个随机搜索点， 以每个搜 索点为起点 设置任意多个方向向量； 设置主要组 分结构体素点分布密度的量化半径； 以不同方向 体素点分布密度作为材料主 方向的判断标准； 对 各向异性程度进行归一化定义。 本发 明可以有效 分析多组分材料的主 方向及各向异性程度， 计算 准确、 便捷、 灵活性强、 适用范围广， 且对 图像噪 声的敏感性低， 可为多组分材料的力学性能研究 提供依据。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115494093 A 2022.12.20 CN 115494093 A 1.一种多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于,基于micro ‑CT图像， 对 多组分材料内部微结构进 行散点化处理， 以微结构的散点模型为依据判断多组分材料的主 要方向及各向异性 程度。 2.如权利要求1所述的多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于： 所述对 多组分材料内部微结构进行散点化处理主要是将多组分材料的微结构几何特征依据 micro‑CT体素点 坐标进行散点 化处理。 3.如权利要求1或2所述的多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于， 所 述对多组分材 料内部微结构散点 化处理的具体步骤如下： (1.1)首先利用micro ‑CT扫描获取多组分材 料内部微结构； (1.2)对micro ‑CT数据进行图像分割， 设置灰度值阈值， 将材料的主要组分分离出来， 建立单独的灰度值 蒙板； (1.3)提取材料的主要组分的灰度值蒙板包含的所有体素点的坐标信息， 生成坐标数 据文件。 4.如权利要求1所述的多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于， 所述判 断多组分材料 的主要方向的方法为： 设置代表性圆柱计算域， 并确保计算域内各个方向上 都应至少包含5个微结构特征胞元； 在计算域内设置任意多个随机搜索点， 以每个搜索点为 起点设置任意多个方向向量； 设置主要组分结构体素点分布密度的量化半径； 以不同方向、 相同半径内的体素点分布密度作为材 料主方向的判断标准。 5.如权利要求1或4所述的多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于， 所 述判断多组分材 料的主要方向的具体步骤如下： (2.1)在材料内部选取代表性圆柱体作为计算域， 选择代表性圆柱体尺寸时应保证该 代表性圆柱体内各个方向上都应至少包 含主要组分微结构的5个特 征胞元； (2.2)在计算域 内随机布置Pn个点， 作 为随机搜索点， 以每个搜索点为起点设置N ×N个 均匀分布的向量作为材 料第一主方向的搜索向量； (2.3)将与每个搜索向量所在直线距离小于r的体素坐标点计数， 作为该搜索点该方向 下的体素点数， 其中搜索半径r的确定应遵循： r ＝Th+Sp/2， 其中， Th为主要组分几何特征尺 寸， Sp为其他组分几何特 征尺寸； (2.4)将体素点数除以该直线被代表性圆柱体所截长度， 作为该搜索点该方向下的体 素点密度； (2.5)判断体素点密度最大的方 向e1， 该方 向即为材料的第一主方 向， 此时的点密度ρ1 为该方向的体素点密度， 将此时的搜索点确定为后续计算的唯一搜索点； (2.6)以上述唯一搜索点为中心， 在与材料第一主方向e1垂直的平面 内布置M个均匀分 布的向量作为材 料第二主方向的搜索向量； (2.7)重复步骤(2.3) ‑(2.4)， 确定体素点密度最大的方向即为材料的第二主方向e2， 此时的点密度ρ2为该方向的体素点密度； (2.8)将材料的第一主方向e1和材料的第二主方向e2叉乘得到材料的第三主方向e3， 将材料的第三主方向e3作为搜索向量， 重复步骤(2.3) ‑(2.4)， 得到该方向的体素点密度 ρ3。 6.如权利要求1所述的多组分材料力学性能的各向异性分析方法,其特征在于， 所述判权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115494093 A 2断多组分材料 的各向异性程度主要是对各向异性程度的量化分析， 主要方法为： 定义多组 分材料的各向异性 程度DA： DA＝1‑ρ3/ρ1； 其中， ρ1为第一主方向的主要组分体素点密度， ρ3为第三主方向的主要组分体素点密 度； 此时的各向异性程度为归一化后的结果(0≤DA＜1)； 当DA为0时， 则表明该材料为完全 各向同性。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115494093 A 3