[發明專利]一種纖維金屬層合板固化變形數值模擬方法

有效

• 申請號: 201810533524.5
• 申請日: 2018-05-29
• 公開（公告）號: CN108804790B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 元振毅;楊癸庚;楊振朝;湯奧斐;思悅;李淑娟;李言
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F111/10;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王蕊轉

1.一種纖維金屬層合板固化變形數值模擬方法，其特征在于：具體包括如下步驟：

步驟1，利用梁理論計算升溫過程中FMLs板內各層復合材料鋪層的固化殘余應力分布；

所述步驟1的具體過程如下：

通過如下公式(1)表示FMLs板內部的殘余應力、位移：

式中，β_n＝ck_n,k_n＝(2n-1)π/2L,n＝1,2,3,…，u_xx和σ_xx分別為FMLs板在長度方向的應力與位移；τ_xz為FMLs板內部受到的剪切應力；E_xx和G_xz分別為FMLs板的彈性模量和剪切模量；z為FMLs板厚度方向坐標；x為FMLs板長度方向坐標；ε_ther為FMLs板自由狀態下的熱應變，2L為FMLs板總長度；A_n和B_n為待求系數，將求得的A_n和B_n代入公式(1)中，即得FMLs板內部復合材料鋪層的殘余應力分布；

所述FMLs板由多層復合材料鋪層和金屬薄板鋪貼而成，根據公式(1)推廣得到FMLs板內部每一層復合材料鋪層的殘余應力、位移分布情況，如下公式(2)所示：

式中：上標i代表FMLs板第i層復合材料鋪層；和分別為第i層復合材料的待求系數，則復合材料鋪層總層數為m層的FMLs板對應有2m個待求系數，m個A_n和m個B_n的求解過程如下：

對于FMLs板內部的復合材料鋪層的層與層之間，其接觸面位移和切應力相等，則有：

對于金屬薄板與復合材料鋪層之間，則有：

對于FMLs板上下表面，其表面切應力為零，則有：

將公式(3)～(8)進行聯立求解，分別求出m個A_n和m個B_n，每一層復合材料鋪層對應一個A_n和一個B_n；

步驟2，根據步驟1所得結果計算FMLs板的固化變形量。

2.根據權利要求1所述的一種纖維金屬層合板固化變形數值模擬方法，其特征在于：所述步驟2的具體過程如下：

步驟2.1，建立FMLs板有限元模型；

步驟2.2，將步驟1中得到的FMLs板內部升溫階段各復合材料鋪層的殘余應力分布定義為FMLs板有限元模型的初始應力場；

步驟2.3，對FMLs有限元模型進行網格劃分，設置降溫階段的溫度邊界條件，對FMLs有限元模型進行求解，得出FMLs板的最終固化變形量。