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龙图腾网获悉上海大学申请的专利一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN119446355B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-25发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202411442162.0，技术领域涉及：G16C60/00；该发明授权一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法是由孙升;阮莉;王杰;王雅迪设计研发完成，并于2024-10-16向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法，以复合材料图像的像素为有限元的细网格，不同的像素灰度值代表不同的材料组分。细网格粗粒化后形成粗网格，材料组分的边界嵌入粗网格的内部，形成嵌入边界单元。通过高斯积分计算粗网格单元的刚度矩阵，无需组装整体刚度，运用条件共轭梯度算法求解粗网格节点位移。基于粗网格节点位移，通过内插法获得细网格节点位移，进而获得细网格单元应力。以最大拉应力准则为单元的破坏准则，单元破坏后将单元区域视为裂纹，在图像边界增加对应物质单元，保持物质守恒。本发明的计算方法占用极少的计算机内存，极大降低开裂计算对硬件资源的需求。

本发明授权一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法在权利要求书中公布了：1.一种基于无矩阵像素有限元的复合材料开裂路径计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤一、获取复合材料图像，并进行预处理； 步骤二、建立无矩阵像素有限元细网格模型； 步骤三、将所述无矩阵像素有限元细网格的尺寸放大一倍，获得无矩阵像素有限元粗网格模型，将复合材料的边界嵌入单元内部形成嵌入边界单元； 步骤四、根据所述无矩阵像素有限元细网格的单元节点坐标，计算所述无矩阵像素有限元细网格单元的几何矩阵、雅可比矩阵、每种材料属性细网格单元刚度矩阵和每种材料属性细网格单元应力函数矩阵； 步骤五、依据粗网格单元编号与细网格网格单元编号的依赖关系，计算粗网格单元包含细网格单元的编号，基于细网格单元的编号识别细网格单元的材料属性，依据细网格单元的材料属性计算得到的刚度矩阵，运用平均法计算粗网格单元的刚度矩阵； 步骤六、运用粗网格的单元刚度矩阵，采用其刚度矩阵的对角阵组装预处理共轭梯度法的预处理矩阵； 步骤七、在复合材料图像左和右边界施加位移荷载，通过应力函数矩阵、位移荷载速率、循环次数和时间步长计算作用于图像左和右边界上面的力； 步骤八、运用预处理共轭梯度法，计算粗网格节点的位移； 步骤九、依据粗网格节点的位移，通过内插法计算细网格节点位移； 步骤十、运用细网格的节点位移和应力函数矩阵，计算细网格的应力； 步骤十一、当细网格单元的应力超过复合材料组分的极限应力，细网格单元发生破坏，单元破坏后将单元区域视为裂纹，在图像的空气层增加对应物质单元，保持计算模型物质守恒； 重复步骤七至十一，直至复合材料图像中观察到连通的裂纹，则停止计算过程，获得复合材料的开裂路径。

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