[發明專利]一種歸一化CFRP多向層合板疲勞分層擴展速率預測方法

有效

• 申請號: 201610043829.9
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105488310B
• 公開（公告）日: 2018-07-31
• 發明（設計）人: 張建宇;趙麗濱;王雅娜;龔愉;路緒恒
• 申請（專利權）人: 重慶大學;北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種歸一化CFRP多向層合板疲勞分層擴展速率預測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1，根據ASTM標準D6671M-06，對T700/9511碳纖維/雙馬來酰亞胺樹脂體系的單向預浸料制成的，鋪層順序為(+45/-45/0₆)_S//(-45/+45/0₆)_S的CFRP多向層合板進行特定混合比的下I/II混合型靜力分層擴展試驗，之間的任意某個混合比，以及該混合比下某一種特定應力比R下的疲勞分層擴展試驗，獲得不同分層擴展試驗下分層擴展的試驗數據；

步驟2，利用柔度法，即通過比較相同分層長度時疲勞與靜力試樣加載曲線的斜率，確定步驟1所述的多向層板隨分層長度a變化的疲勞分層擴展阻力G_cf(a)，具體實現過程為：為得到具有分層長度為a的疲勞分層試驗件的分層擴展阻力，首先計算具有相同分層長度a的疲勞分層試驗件的柔度C_f，然后從一系列不同分層長度的靜力分層試驗件中找柔度與C_f相近的試驗件，以上述靜力分層試驗件的斷裂韌度作為分層長度為a的疲勞分層試驗件的分層擴展阻力；

步驟3，以能量釋放率變化幅ΔG和疲勞分層擴展阻力G_cf(a)的比值作為歸一化的疲勞分層擴展速率控制參數，獲得下述基于Paris公式修正構建的CFRP多向層合板歸一化疲勞分層擴展速率da/dN的表達式；然后，利用步驟1所述的CFRP多向層合板在某種特定混合比和應力比R下疲勞分層擴展的試驗數據進行線性擬合，得到上述歸一化疲勞分層擴展速率表達式中的擬合參數，從而確定步驟1所述多向層板在該特定混合比和測試應力比R下歸一化疲勞分層擴展速率的表達式；

式中：

ΔG＝G_max-G_min

其中，ΔG是能量釋放率變化幅，G_max是最大疲勞載荷所對應的應變能釋放率，G_min是最小疲勞載荷所對應的應變能釋放率，G_cf(a)是隨分層長度變化的疲勞分層擴展阻力，a是疲勞分層擴展試驗中的分層長度，N是疲勞載荷的循環次數，是疲勞分層擴展速率，C和r是與材料相關的參數；

步驟4，由上述CFRP多向層合板在特定混合比和測試應力比R下I/II混合型疲勞分層的歸一化疲勞分層擴展速率的表達式，預測該特定混合比下，任意未知應力比R下，I/II混合型疲勞分層擴展速率。

2.根據權利要求1所述的一種歸一化CFRP多向層合板疲勞分層擴展速率預測方法，其特征在于：所述步驟3中確定歸一化疲勞分層擴展速率表達式中擬合參數C和r的具體實現過程為：在雙對數坐標中繪制已知應力比R下的lg(da/dN)-lg(ΔG/G_cf(a))的數據圖，采用最小二乘法對數據進行線性擬合，從而得到擬合參數C和r的值。