(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 202210694526.9 (22)申请日 2022.06.20 (71)申请人 安徽铸脊 新材料科技有限公司 地址 239000 安徽省滁州市中新苏滁高新 技术产业开发区泉州路以东、 清流路 以北创历二期厂房 (72)发明人 陆晓欣　曲恒彤　 (74)专利代理 机构 北京广溢知识产权代理有限 公司 16001 专利代理师 姜宇 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学 性能预测方法 (57)摘要 本发明公开半晶体热塑性树脂的结晶形态 模拟和力学性能预测方法， 包括基于改进的元胞 自动机算法建立半晶体树脂晶体生长模型和基 于建立的半晶体树脂晶体生长模 型， 利用快速傅 里叶变换的方法数值模拟球晶结构的力学性能， 本发明基于快速傅里叶变换的均质化方法和元 胞自动机算法得到的半晶体球晶结构相结合， 提 供一种高效准确的预测半晶体树脂在不同结晶 条件下的力学性能的方法， 可以仅通过材料的球 晶生长速率和成核速率建立起结晶后的晶体结 构， 并基于该预测的结构预估其力学性能， 该方 法成本低， 操作简单， 获得的数值准确， 可以为材 料设计提供指导。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115203901 A 2022.10.18 CN 115203901 A 1.一种半晶体热塑性 树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其特 征在于， 包括： S1、 基于改进的元 胞自动机算法建立半晶体树脂晶体生长模型； S2、 基于建立的半晶体树脂晶体生长模型， 利用快速傅里叶变换的方法数值模拟球晶 结构的力学性能。 2.根据权利要求1所述的半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其 特征在于， 所述步骤S1中， 基于改进的元胞自动机算法建立半晶体树脂晶体生长模型 的具 体步骤如下： 将二维代表性体积单元划分像素点类型的网格， 针对每个像素点， 建立一个和结晶率I (T)相关的起始结晶时间 从而确定在每一个时间步中成核的像素点的位置， 其中， r为一个[0， 1]间的随机数， τ 为弛豫时间， Δx为体积单 元网格的长度。 从每一个成核点开始， 逐步进行球晶的生长， 每个时间步中基于某个成核点i的球晶半 径 其中， G(T)为球晶 的生长速率； 当代表性体积单元中所有的像素点均被生长的球晶覆盖时， 则结晶过程结束， 获得最 终的树脂结晶形态。 3.根据权利要求2所述的半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其 特征在于， 所述代表性体积单元中引入宽度为ld的成核排斥区， 在该区域内拒绝形成新的 成核点。 4.根据权利要求1所述的半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其 特征在于， 所述步骤S2中， 基于 建立的半晶体树脂晶体生长模型， 利用快速傅里叶变换的方 法数值模拟球晶结构的力学性能的具体步骤如下： 首先基于傅里叶空间， 在每个像素点上 赋予均匀应 变 然后进行以下迭代过程： (a) (b) (c)σi(x)＝C(x， Φ)*∈i(x)， (e)Convergence  test， (f) 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115203901 A 2i为二阶单位张量。 当ei的值小于10‑4时， 停止迭代， 结束计算过程， 此时则得到最终的 力场分布。 其中， ζ 为沿离 散网络排列的离 散波矢量， 为具有如下 形式的格林算子， λ0和 μ0为格林常熟。 5.根据权利要求1所述的半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其 特征在于， 力学性能的基本弹性方程 为： compatibi lity equation： equilibrium equation： constitutive  equation： periodic conditions： 其中， C(x， Φ)为每一个 像素点所在位置的弹性刚度矩阵； Cijkl＝QioQjpQkqQlrCopqr， 其中， Q(Φ)为 一个角度张量， 6.根据权利要求4所述的半晶体热塑性树脂的结晶形态模拟和力学性能预测方法， 其 特征在于， 步骤(e)中的收敛性测试利用计算如下误差 完成: 其中， k⊥＝i‑k。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115203901 A 3