[發明專利]一種復合材料層合板損傷過程模擬方法

在審

• 申請號: 201410182586.8
• 申請日: 2014-04-27
• 公開（公告）號: CN104133930A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發明（設計）人: 張音旋
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司沈陽飛機設計研究所
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 高原

1.一種復合材料層合板損傷過程模擬方法，其特征在于，其特征在于，包括如下步驟：

第一，建立復合材料層合板的有限元模型

在ABAQUS/CAE中建立復合材料層合板的有限元整體模型，包括有限元網格、材料、邊界條件，以及外來物的質量和沖擊速度；

第二，按照復合材料層板不同損傷形式，提出損傷判據

玻璃纖維增強樹脂基復合材料單向板受低速沖擊下的破壞形式有三種：纖維斷裂、基體開裂和基體擠裂；根據損傷方式的不同給出如下損傷判據：

a)纖維斷裂

纖維斷裂損傷判據為：

(σ11XT)2+(σ122+σ132Sf2)≥1]]>

b)基體開裂

基體開裂損傷判據為：

(σ22YT)2+(σ12S12)2+(σ23Sm23)2≥1,σ22≥0]]>

c)基體擠裂

基體擠裂損傷判據為：

14(-σ22S12)2+Yc2σ224S122Yc-σ22Yc+(σ12S12)2≥1,σ22<0]]>

d)層間開裂準則

對于位于層間的COHESIVE單元采用如下的開裂準則：

GC=GnC+(GsC-GnC)(GSGT)η]]>

其中G_S＝G_s+G_t，G_T＝G_n+G_S；

第三，采用折減單元剛度矩陣的方法，對滿足損傷判則的單元應力進行更新，具體計算步驟如下：

首先通過子程序SDVINI定義初始狀態變量，然后利用子程序UMAT讀入每個單元的初始剛度矩陣，根據損傷判據判斷單元是否出現損傷，如果沒有出現損傷，則繼續使用初始單元剛度矩陣進行應力更新；如果出現損傷，則對單元剛度矩陣進行折減，使用退化的單元剛度矩陣更新應力；

具體的單元應力更新方案如表1；其中，D_f、D_m和D_mc分別代表纖維斷裂、基體開裂和基體擠裂的損傷參數，當滿足損傷條件時它們等于1，單元相應的應力分量就置為0；當損傷條件不滿足時損傷參數則等于0；與實際情況相同，一旦損傷參數等于1之后，其值就一直為1，表示單元失去了承載能力；

表1應力更新方案

第四，將計算文件及用戶子程序提交ABAQUS/standard進行計算，得到計算結果。