專利名稱：一種含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法
技術領域：
本發明屬于復合材料技術，涉及一種含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法。
背景技術：
文獻[Hiroshi Suemasu, Wataru Sasaki. A Numerical Study on Compressive Behavior of Composite Plates with Multiple Circular Delaminations Considering Delamination Propagation[J]. Composite Science and Technology，2008，68(12) 2562-2567.]比較典型的代表了目前估算含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的方法。該方法是通過建立有限元模型方法來計算的。具體做法是I)根據設想的分層損傷，將層壓板劃分為若干子層。每層子層用體元(solid element)模擬；2)在子層與子層之間使用粘接單元(cohesive element)或虛擬裂紋閉合技術 (Virtual Crack Closure Technique, VCCT)或其他方法,模擬沖擊造成的分層損傷；3)通過模擬分層損傷的擴展來計算層壓板的剩余壓縮強度。然而使用這種方法存在如下缺點I)沖擊造成的分層損傷幾乎存在于任意相鄰兩鋪層之間，且形狀不規則。要在有限元模型中模擬這些分層損傷，是非常困難的；2)在層壓板模型內部設想的位置模擬沖擊損傷，這與實際的分層損傷情況差別很大，影響了計算結果的可信性；3)按照這種方法建立的有限元模型，需要同時考慮幾何非線性、結構穩定性、接觸問題和破壞擴展，導致計算結果收斂困難，計算不易成功。
發明內容
本發明的目的提供一種能真實反映分層損傷分布情況、建模方便、計算速度快的含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法。本發明的技術方案是一種含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法，其包括如下步驟步驟I:無損檢測對含沖擊損傷的復合材料層壓板受到沖擊的表面，進行無損檢測，獲取該處損傷在層壓板面內的位置信息和在層壓板厚度方向上的位置信息；步驟2 :建立層壓板有限元模型建立與被檢測復合材料層壓板相同構型且與壓縮破壞試驗相同邊界條件的有限元模型；步驟3 :將無損檢測信息輸入有限元模型根據損傷的位置信息在有限元模型中找到對應的位置，將其所處的單元定義為含損傷單元，將其所處的鋪層定義為含損傷鋪層，從而將無損檢測信息輸入了有限元模型；步驟4:軟化材料所述有限元模型只含單一鋪層，將含損傷鋪層的材料彈性常數乘以一個折減系數 Rw，使其達到材料軟化，降低其承載能力的作用，定義折減系數為
權利要求
1.一種含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法，其特征在于，包括如下步驟步驟I:無損檢測對含沖擊損傷的復合材料層壓板受到沖擊的表面，進行無損檢測，獲取該處損傷在層壓板面內的位置信息和在層壓板厚度方向上的位置信息；步驟2 :建立層壓板有限元模型建立與被檢測復合材料層壓板相同構型且與壓縮破壞試驗相同邊界條件的有限元模型；步驟3 :將無損檢測信息輸入有限元模型根據損傷的位置信息在有限元模型中找到對應的位置，將其所處的單元定義為含損傷單元，將其所處的鋪層定義為含損傷鋪層，從而將無損檢測信息輸入了有限元模型；步驟4 :軟化材料所述有限元模型只含單一鋪層，將含損傷鋪層的材料彈性常數乘以一個折減系數#' 使其達到材料軟化，降低其承載能力的作用，定義折減系數為其中N(J)為含損傷鋪層j的剩余壓縮承載能力，tj為該鋪層厚度，由層壓板制造者提供，σ。 為該層壓板的無損傷壓縮強度；步驟5 :計算該有限元模型，得到剩余壓縮強度值。
2.根據權利要求I所述的含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法，其特征在于步驟2中所建的有限元模型采用殼單元構建，殼單元的截面屬性為復合材料屬性， 即其材料體系參數、鋪層數、鋪層角度、鋪層厚度、鋪層順序與被檢測層壓板相同。
3.根據權利要求2所述的含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法，其特征在于材料體系的破壞判據選用Hashin判據，所述Hashin判據包括四種破壞模式纖維拉伸破壞、纖維壓縮破壞、基體拉伸破壞和機體壓縮破壞。
4.根據權利要求3所述的含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法，其特征在于步驟5中使用牛頓迭代法求解有限元模型，提取該模型承受的最大壓縮載荷，除以施加壓縮載荷的面積，便得到該層壓板的剩余壓縮強度計算值。
全文摘要
本發明屬于復合材料技術，涉及一種含沖擊損傷復合材料層壓板剩余壓縮強度的測算方法。本發明先對含沖擊損傷的復合材料層壓板受到沖擊的表面，進行超聲C掃描無損檢測，然后建立與被檢測復合材料層壓板相同構型且與壓縮破壞試驗相同邊界條件的有限元模型，將無損檢測信息輸入有限元模型，通過將含損傷鋪層的材料彈性常數乘以一個折減系數R(j)，使其達到材料軟化，降低其承載能力的作用，最后計算該有限元模型，得到剩余壓縮強度值。本發明測算方法能真實反映分層損傷分布情況、建模方便、計算速度快，具有較大的實際應用價值。
文檔編號G01N3/00GK102607935SQ20111044269
公開日2012年7月25日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者楊宇, 楊勝春, 柴亞南, 沈真, 肖迎春 申請人:中國飛機強度研究所