CN113239583A - 一种复合材料本构模型的构建方法及系统 - Google Patents

一种复合材料本构模型的构建方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种复合材料本构模型的构建方法及系统，涉及材料力学领域。方法包括：获取复合材料的细观结构特征；根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构；计算复合材料细观结构各组分的弹性常数；根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型；对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数；根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。本发明提供的构建方法及系统，能够有效提升复合材料本构模型的普适性和构建效率，并降低构建成本，为复合材料力学性质的分析提供帮助。

Description

一种复合材料本构模型的构建方法及系统
技术领域
本发明涉及材料力学领域，特别是涉及一种复合材料本构模型的构建方法及系统。
背景技术
本构模型是用于表示某一种材料的本构关系的物理模型，根据材料对应的本构模型即可确定材料的应力应变曲线的大致形状，进而可对该材料的力学性质进行分析。
现有通过试验方法获取应力应变数据，基于这些数据通过拟合建立对应的本构模型。但要可靠地测得所有应力应变数据，需要开展一系列材料实验，其中的部分实验对材料制备和试验条件要求较高；要获得相对稳定可靠的实验结果，需要对样件进行多次重复实验。此外，基于某一复合材料建立的本构模型只适用于该材料，而复合材料相对于传统材料常进行结构优化，但优化后材料的本构模型对应失效，需要重新开展系列试验。
综上所述，单纯使用复合材料实验确定材料的本构模型存在普适性差、成本高、效率低的问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种复合材料本构模型的构建方法及系统。能够有效提升复合材料本构模型的普适性，提升复合材料本构模型的构建效率，并有效降低构建成本。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种复合材料本构模型的构建方法，包括：
获取复合材料的细观结构特征；
根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构；
计算复合材料细观结构各组分的弹性常数；
根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型；
对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数；
根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。
可选的，获取复合材料的细观结构特征具体包括：
根据复合材料的制造参数确定复合材料的第一细观结构特征；
利用显微镜对所述复合材料拍照，得到所述复合材料的第二细观结构特征；
所述第一细观结构特征和所述第二细观结构特征构成所述复合材料的完整细观结构特征。
可选的，根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构具体包括：
将复合材料的每种细观结构特征视作孤立组分；
对所述复合材料的各组分做预处理，得到复合材料的细观结构理想拓扑结构。
可选的，计算复合材料细观结构各组分的弹性常数具体包括：
采用修正后的Kerner-Rusch孔隙率-刚度折减公式计算含孔隙复合材料各组分的体积模量；
根据含孔隙的复合材料各组分的体积模量确定含孔隙复合材料各组分的弹性模量；
根据含孔隙的复合材料各组分的弹性模量确定含孔隙复合材料各组分的剪切模量；
根据含孔隙复合材料各组分的弹性模量和剪切模量，通过有限元仿真计算得到含孔隙复合材料各组分的弹性常数。
可选的，对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数包括：
利用有限元仿真软件对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，求解得到复合材料的代表性体积元模型节点各方向上的应力值和应变值；
根据所述应力值和所述应变值，基于均匀化理论计算复合材料的代表性体积元模型的体积平均应力和体积平均应变；
根据所述体积平均应力和所述体积平均应变计算复合材料的均质化弹性常数。
本发明还提供了一种复合材料本构模型的构建系统，包括：
特征获取模块，用于获取复合材料的细观结构特征；
结构构建模块，用于根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构；
第一参数计算模块，用于计算复合材料细观结构各组分的弹性常数；
模型构建模块，用于根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型；
第二参数计算模块，用于对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数；
关系构建模块，用于根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。
可选的，所述特征获取模块包括：
第一特征获取模块，用于根据复合材料的制造参数确定复合材料的第一细观结构特征；
第二特征获取模块，用于利用显微镜对所述复合材料拍照，得到所述复合材料的第二细观结构特征；
特征整合模块，用于将所述第一细观结构特征和所述第二细观结构特征构成所述复合材料的完整细观结构特征。
可选的，所述结构构建模块包括：
结构区分模块，用于将复合材料的每种细观结构特征视作孤立组分；
处理模块，用于对所述复合材料的各组分做预处理，得到复合材料的细观结构理想拓扑结构。
可选的，所述第一参数计算模块包括：
第一计算模块，用于采用修正后的Kerner-Rusch孔隙率-刚度折减公式计算含孔隙复合材料各组分的体积模量；
第二计算模块，用于根据含孔隙的复合材料各组分的体积模量确定含孔隙复合材料各组分的弹性模量；
第三计算模块，用于根据含孔隙的复合材料各组分的弹性模量确定含孔隙复合材料各组分的剪切模量；
第一综合计算模块，用于根据含孔隙复合材料各组分的弹性模量和剪切模量，通过有限元仿真计算得到含孔隙复合材料各组分的弹性常数。
可选的，所述第二参数计算模块包括：
第四计算模块，用于利用有限元仿真软件对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，求解得到复合材料的代表性体积元模型节点各方向上的应力值和应变值；
第五计算模块，用于根据所述应力值和所述应变值，基于均匀化理论计算复合材料的代表性体积元模型的体积平均应力和体积平均应变；
第二综合计算模块，用于根据所述体积平均应力和所述体积平均应变计算复合材料的均质化弹性常数。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明所提出的复合材料本构模型的构建方法及系统通过复合材料力学计算结合有限元仿真分析开展。在当前复合材料进行结构优化或针对同类复合材料建立弹性本构模型时，只需改变输入参数即可完成新本构模型的建立。在这一过程中，所使用的绝大部分参数如增强纤维和基体弹性参数、增强纤维方向、增强纤维体积分数、针刺密度等属于已知参数，无需通过试验获取，可以直接使用；在确定新参数后，直接带入本发明提供的方法中，即可完成新本构参数的获取。
因此本发明普适性好，能够针对同类复合材料快速便捷地建立其弹性本构模型。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明中复合材料本构模型的构建方法的流程图；
图2为本发明实施例1中纤维束层的代表性体积元单胞模型；
图3为本发明实施例1中复合材料的代表性体积元单胞模型；
图4为本发明实施例1中复合材料试样的形状和尺寸示意图。
符号说明：
1-0度方向(材料坐标系X方向)的纤维束层，2-网胎层，3-90度方向(材料坐标系Y方向)的纤维束层，4-针刺纤维束结构，5-碳纤维，6-碳纤维基体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
纤维增强复合材料一般由纤维增强体和基体组成。其中较为常见的是长纤维增强复合材料，通常选取高强度纤维材料作为增强纤维，如常用的碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。陶瓷基复合材料源于陶瓷材料，由于现有研究一般认为材料的断裂韧性表征了材料对其内部裂纹的敏感程度，因此为了改善陶瓷材料脆性大而保留其高硬度、高强度、耐高温、耐腐蚀和低密度的优点。
研究者尝试通过在陶瓷中引入其他象消耗裂纹能量，阻滞裂纹扩展，最终发展出陶瓷基复合材料。
现有的陶瓷增韧机理中最有效的是通过长纤维增韧，即纤维增强陶瓷基复合材料(FiberReinforcement Ceramic Matrix Composite，FRCMC)。由于复合材料存在强烈不均匀性和各向异性，复合材料力学本构关系复杂，这给复合材料结构的分析、计算、设计带来很大困难，在实际使用中易出现因力学本构不明带来的安全隐患以及安全裕度设置过大带来的成本提高、强度浪费等问题。因此对复合材料力学性能开展分析研究意义重大。
现有针对复合材料力学特性的研究较为丰富，但针对陶瓷基复合材料尤其是碳纤维增强SiC基复合材料的研究主要集中在制备工艺、裂纹扩展、高温性能等方面，对弹性本构的研究较少。
此外，对复合材料相关力学参数的求解方式可以划分为实验法、解析法、半经验法、数值法等。
其中实验法可靠性较好，但对试样制备、多次实验等方面有要求，针对众多的力学参数需要进行大量力学实验，这使得实验法周期长、成本高。
解析法能给出精确的理论解，但存在求解对象单一，求解过程困难等问题，较为适合形状简单的结构。
半经验法一般以理论公式为基础，通过试验得到经验系数并引入公式进行修正，使其能够针对特定工程状况方便快速给出解，不足在于经验公式往往只在特定条件下精确可靠，难以进行推广应用。
因此，现有对复合材料相关力学参数的求解方式存在普适性、计算精度、成本和计算效率难以兼容的问题。
而构建一个适合的本构模型是解决上述问题的关键。
本构模型是用于表示某一种材料的本构关系的物理模型，本构模型又被称为材料的力学本构方程或材料的应力-应变模型。按性质可分为弹性模型、刚塑性模型、弹塑性模型、黏弹性模型、黏塑性模型和弹黏塑性模型。
本构关系表示的是材料应力张量与应变张量的关系，根据材料对应的本构模型即可确定材料的应力应变曲线的大致形状，进而可对该材料的力学性质进行分析。
因此，一个与材料适应的、准确的本构模型，是分析其力学性质的关键。
然而，材料又分为很多种，按组分来划分，可包括单一组分的材料和由不同性质的材料组分优化组合而成的复合材料，进而使得针对不同组分材料的本构模型不同。
单一组分的材料对应的本构模型相对较简单，复合材料的本构模型相对较复杂，且如背景技术中所述，现有的复合材料本构模型通过试验方法获取应力应变数据，基于实验数据通过拟合建立对应的本构模型。但要可靠地测得所有应力应变数据，需要开展一系列材料实验，其中的部分实验对材料制备和试验条件要求较高；要获得相对稳定可靠的实验结果，需要对每个样件进行多次重复实验。此外，基于某一复合材料建立的本构模型只适用于该材料，而复合材料相对于传统材料常进行结构优化，但优化后材料的本构模型随之失效，需要重新开展系列试验。
因此，现有的复合材料本构模型的构建方法存在普适性差、成本高、效率低等问题，不能很好地满足对复合材料本构模型的使用要求。
为了解决上述问题，本发明提出了一种复合材料本构模型的构建方法及系统。能够有效简化复合材料本构模型的构建流程，解决本构模型构建普适性差、成本高、效率低的问题。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明在实施例1中以构建碳纤维增强SIC基二维针刺复合材料的弹性本构模型为例，详细说明了复合材料本构模型的构建方法的具体操作过程。
实施例1：
步骤一：获取连续纤维增强陶瓷基复合材料细观结构特征。
根据复合材料的制造参数，确定复合材料铺层方式、纤维束层体积分数、纤维尺寸和力学性能、基体理想力学性能、网胎层体积分数和针刺密度；将这些作为连续纤维增强陶瓷基复合材料的第一细观结构特征；
使用金刚石砂轮磨削出光滑表面并使用共聚焦显微镜对截面进行拍照，通过显微镜自带软件对拍照图像进行处理和测量，获得复合材料纤维束层厚度、网胎层厚度、针刺结构形貌和纤维状态；将这些作为连续纤维增强陶瓷基复合材料的第二细观结构特征；
以第一细观结构特征和第二细观结构特征构成后续用于复合材料建模的连续纤维增强陶瓷基复合材料的完整细观结构特征。
步骤二：根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构。
将复合材料中的纤维束层、网胎层、针刺纤维束结构各部分视作孤立组分，基于复合材料的均匀性假设，认为复合材料各组分为连续的均匀材料。对步骤一中获取的完整细观结构特征数据做平均计算，并进行尺寸取整、形状理想化等操作，得到包含各组分位置关系、形状、尺寸、比例等要素的复合材料的细观结构理想拓扑关系。
本发明实施例1中复合材料的完整细观结构特征数据如表1所示：
表1复合材料完整细观结构特征数据(单位：微米)
参数 网胎层厚度均值 纤维束层厚度均值 针刺纤维束中径均值
值 300 700 400
参数 针刺纤维束小径均值 针刺纤维束大径均值 针刺纤维束断裂形貌
值 600 200 扭折断裂
根据上述实测参数设置针刺纤维束为圆台体，设置纤维束层和网胎层为带有圆台形孔的矩形截面层结构。
步骤三：计算复合材料细观结构各组分的弹性常数：
此步骤是在将复合材料中的纤维束层、网胎层和针刺纤维束结构各部分视作孤立组分后，分别计算各组分的弹性常数。
复合材料中的纤维束层有0度和90度纤维束层，可认为只由碳纤维5和碳化硅基体6组成，如图2所示，两种纤维束层仅纤维取向不同。对纤维束层进行理想化，假设纤维均匀分布于基体中，所有纤维均指向相同，无缠绕、扭结或其他相互干涉，纤维无缺陷、各处力学性能均一。
此外，由于基体材料为碳化硅，在制备过程中会因为气体、杂质、工艺等因素产生大量孔隙缺陷，这些缺陷产生明显的刚度折减效应。如果使用无缺陷碳化硅材料的弹性常数进行仿真计算会与实际情况偏差较大，为提升模型精度，引入孔隙率因素。
本发明实施例1中步骤三的具体操作过程如下：
采用修正后的Kerner-Rusch孔隙率-刚度折减公式计算含孔隙的碳化硅基体的体积模量。
由于碳化硅基体属于脆性材料，因此按照刚性-脆性材料的情况进行如下计算：
Figure BDA0003026980790000081
Figure BDA0003026980790000091
其中，K表示体积模量，G表示剪切模量，f表示基体的孔隙率，m表示含孔隙的碳化硅基体，m0表示无孔隙理想碳化硅基体。
在计算获得含孔隙碳化硅基体的体积模量后，根据下式推到出含孔隙碳化硅基体的弹性模量：
Em＝3Km(1-2μm)；
Figure BDA0003026980790000092
其中，E表示弹性模量，μ表示泊松比。
由于网胎层由无序短纤维构成，因此将网胎层视为横观各向同性材料，将网胎层的弹性力学参数设置为纤维束层的5％。
根据上述公式计算得纤维束层和网胎层的弹性力学参数如表2所示：
表2纤维束层和网胎层的弹性力学参数
Figure BDA0003026980790000093
表2中的E表示弹性模量，G表示剪切模量，μ表示泊松比，下标1、2、3分别对应复合材料的材料坐标系X、Y、Z方向。
针刺纤维束部分由针刺碳纤维和碳化硅基体构成。根据显微观察，针刺除了带出网胎层纤维外，还将纤维束层纤维带出，被带出的纤维出现明显扭折断裂，此时针刺纤维束层增强机理近似单向短纤维增强复合材料。
假设所有纤维均指向针刺方向，利用Tandon-Weng公式计算针刺纤维束结构的弹性常数，此时有：
Figure BDA0003026980790000101
Figure BDA0003026980790000102
Figure BDA0003026980790000103
Figure BDA0003026980790000104
Figure BDA0003026980790000105
Figure BDA0003026980790000106
Figure BDA0003026980790000107
其中，E表示弹性模量，G表示剪切模量，μ表示泊松比，下标m表示聚合物基体，下标f表示增强纤维，c表示复合材料中的纤维体积分数，S1212、S2323和S3131分别表示Eshelby张量的分量，A、A1、A2、A3、A4、A5表示Eshelby张量的显示函数。
根据上述公式可计算出针刺纤维束的弹性力学参数，如表3所示：
表3针刺纤维束的弹性力学参数
Figure BDA0003026980790000108
步骤四：根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型。
根据步骤二中复合材料的细观结构理想拓扑结构和步骤三中复合材料细观结构各组分的弹性常数，在有限元仿真软件中建立代表性体积元模型，即RVE单胞模型。如图3所示，1表示0度方向(材料坐标系X方向)的纤维束层，2表示网胎层，3表示90度方向(材料坐标系Y方向)的纤维束层，4表示针刺纤维束结构。
步骤五：对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数。
边界条件是力学求解计算的基础，合理的边界条件设置应能准确可靠地反映分析对象的实际边界状况。在仿真计算中，边界条件的设置关系到仿真结果的准确性。
由于代表性体积元法的前提是假设所选取的RVE单元能够表征材料整体的状态，在此假设下，RVE单元具有周期性重复的特性，在单元边界上的位移边界条件也应能使边界上的变形具有周期重复性。
针对后续将进行的代表性体积元模型的仿真，基于均匀性假设和平均应力(应变)概念施加如下所示的周期性边界条件：
Figure BDA0003026980790000111
其中，公式的左侧表示单胞边界上的位移场，公式右侧的第一项表示位移的线性分布，公式右侧的第二项表示边界上的周期性位移场。
在建立仿真模型时，在单胞两侧边界的相对位置上，右侧第二项(周期性位移项)相等，此时相对的两处位移场为：
Figure BDA0003026980790000112
Figure BDA0003026980790000113
两者相减可得：
Figure BDA0003026980790000114
由此可知，在建立仿真模型时，应使相对位置上的节点保持位置差值恒定。
之后利用有限元仿真软件对RVE模型施加周期性边界条件并进行求解，得到有限元模型节点上各方向的应力值σij和应变值εij。之后基于均匀化理论计算RVE模型的体积平均应力
Figure BDA0003026980790000121
和体积平均应变
Figure BDA0003026980790000122
体积平均应力与应力值的关系、体积平均应变与应变值的关系如下：
Figure BDA0003026980790000123
Figure BDA0003026980790000124
其中，V表示RVE模型的体积。
之后根据求解出的体积平均应力和体积平均应变计算复合材料RVE模型的弹性力学常数：
Figure BDA0003026980790000125
Figure BDA0003026980790000126
Figure BDA0003026980790000127
其中，i≠j，i＝1,2,3，j＝1,2,3。
本实施例中为计算弹性常数选取的复合材料试样的形状和尺寸如图4所示。其中，图4的左半部分为试样的主视图，图4的右半部分为试样的左视图。A、B表示选取的基准；0.05表示对称度；3.2和3±0.2表示表面粗糙度；8°±3’表示倾斜角度；R40表示半径；其余数值表示对应位置的长度；其中，半径和长度的单位均是毫米。
由上述公式可计算得到单胞模型预测的复合材料的均质化弹性常数，如表4所示：
表4复合材料的均质化弹性常数
Figure BDA0003026980790000128
表4中的Cf/SiC表示连续纤维增强陶瓷基复合材料。
步骤六：根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。
根据表4中复合材料的均质化弹性常数，得到如下形式的复合材料弹性本构关系：
ε＝Cσ；
Figure BDA0003026980790000131
由此，利用本发明提供的一种复合材料本构模型的构建方法构建出了连续纤维增强陶瓷基复合材料的本构模型。
由于本发明提供的复合材料本构模型的构建系统是基于复合材料本构模型的构建方法建立的，因此也可直接通过使用所述系统构建出复合材料的本构模型。
综上所述，本发明提供的复合材料本构模型的构建方法及系统通过复合材料力学计算结合有限元仿真分析开展。在当前复合材料进行结构优化或需要针对同类复合材料建立弹性本构模型时，只需改变输入参数即可完成新本构的建立。在这一过程中，所使用的绝大部分参数如增强纤维和基体弹性参数、增强纤维方向、增强纤维体积分数、针刺密度等属于已知参数，无需通过试验获取，可以直接使用；在确定新参数后，直接带入本方法所提出计算分析方法中，即可完成新本构参数的获取。因此本发明普适性好，能够针对同类复合材料快速便捷地建立其弹性本构模型。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，对以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种复合材料本构模型的构建方法，其特征在于，包括：
获取复合材料的细观结构特征；
根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构；
计算复合材料细观结构各组分的弹性常数；
根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型；
对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数；
根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。
2.根据权利要求1所述的复合材料本构模型的构建方法，其特征在于，获取复合材料的细观结构特征具体包括：
根据复合材料的制造参数确定复合材料的第一细观结构特征；
利用显微镜对所述复合材料拍照，得到所述复合材料的第二细观结构特征；
所述第一细观结构特征和所述第二细观结构特征构成所述复合材料的完整细观结构特征。
3.根据权利要求1所述的复合材料本构模型的构建方法，其特征在于，根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构具体包括：
将复合材料的每种细观结构特征视作孤立组分；
对所述复合材料的各组分做预处理，得到复合材料的细观结构理想拓扑结构。
4.根据权利要求1所述的复合材料本构模型的构建方法，其特征在于，计算复合材料细观结构各组分的弹性常数具体包括：
采用修正后的Kerner-Rusch孔隙率-刚度折减公式计算含孔隙复合材料各组分的体积模量；
根据含孔隙的复合材料各组分的体积模量确定含孔隙复合材料各组分的弹性模量；
根据含孔隙的复合材料各组分的弹性模量确定含孔隙复合材料各组分的剪切模量；
根据含孔隙复合材料各组分的弹性模量和剪切模量，通过有限元仿真计算得到含孔隙复合材料各组分的弹性常数。
5.根据权利要求1所述的复合材料本构模型的构建方法，其特征在于，对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数包括：
利用有限元仿真软件对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，求解得到复合材料的代表性体积元模型节点各方向上的应力值和应变值；
根据所述应力值和所述应变值，基于均匀化理论计算复合材料的代表性体积元模型的体积平均应力和体积平均应变；
根据所述体积平均应力和所述体积平均应变计算复合材料的均质化弹性常数。
6.一种复合材料本构模型的构建系统，其特征在于，包括：
特征获取模块，用于获取复合材料的细观结构特征；
结构构建模块，用于根据复合材料的细观结构特征确定复合材料的细观结构理想拓扑结构；
第一参数计算模块，用于计算复合材料细观结构各组分的弹性常数；
模型构建模块，用于根据复合材料的细观结构理想拓扑结构和复合材料细观结构各组分的弹性常数，利用有限元仿真软件构建复合材料的代表性体积元模型；
第二参数计算模块，用于对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，确定复合材料的均质化弹性常数；
关系构建模块，用于根据复合材料的均质化弹性常数构建复合材料的弹性本构关系。
7.根据权利要求6所述的复合材料本构模型的构建系统，其特征在于，所述特征获取模块包括：
第一特征获取模块，用于根据复合材料的制造参数确定复合材料的第一细观结构特征；
第二特征获取模块，用于利用显微镜对所述复合材料拍照，得到所述复合材料的第二细观结构特征；
特征整合模块，用于将所述第一细观结构特征和所述第二细观结构特征构成所述复合材料的完整细观结构特征。
8.根据权利要求6所述的复合材料本构模型的构建系统，其特征在于，所述结构构建模块包括：
结构区分模块，用于将复合材料的每种细观结构特征视作孤立组分；
处理模块，用于对所述复合材料的各组分做预处理，得到复合材料的细观结构理想拓扑结构。
9.根据权利要求6所述的复合材料本构模型的构建系统，其特征在于，所述第一参数计算模块包括：
第一计算模块，用于采用修正后的Kerner-Rusch孔隙率-刚度折减公式计算含孔隙复合材料各组分的体积模量；
第二计算模块，用于根据含孔隙的复合材料各组分的体积模量确定含孔隙复合材料各组分的弹性模量；
第三计算模块，用于根据含孔隙的复合材料各组分的弹性模量确定含孔隙复合材料各组分的剪切模量；
第一综合计算模块，用于根据含孔隙复合材料各组分的弹性模量和剪切模量，通过有限元仿真计算得到含孔隙复合材料各组分的弹性常数。
10.根据权利要求6所述的复合材料本构模型的构建系统，其特征在于，所述第二参数计算模块包括：
第四计算模块，用于利用有限元仿真软件对复合材料的代表性体积元模型施加周期性边界条件，求解得到复合材料的代表性体积元模型节点各方向上的应力值和应变值；
第五计算模块，用于根据所述应力值和所述应变值，基于均匀化理论计算复合材料的代表性体积元模型的体积平均应力和体积平均应变；
第二综合计算模块，用于根据所述体积平均应力和所述体积平均应变计算复合材料的均质化弹性常数。
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