[發明專利]一種單向碳纖維增強復合材料的設計方法有效
| 申請號： | 201910556300.0 | 申請日： | 2019-06-25 |
| 公開（公告）號： | CN110245455B | 公開（公告）日： | 2023-05-02 |
| 發明（設計）人： | 齊振超;劉勇;王星;陳文亮;楊景嵐;肖葉鑫;姚晨熙 | 申請（專利權）人： | 南京航空航天大學 |
| 主分類號： | G06F30/23 | 分類號： | G06F30/23;G06F113/26;G06F119/14 |
| 代理公司： | 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321 | 代理人： | 鄭婷 |
| 地址： | 210016*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 單向 碳纖維 增強 復合材料 設計 方法 | ||
1.一種單向碳纖維增強復合材料的設計方法，其特征在于，包括以下步驟：
步驟1.采用跨尺度有限元法建立UD-CFRPs的力學性能預測模型；
步驟1a.采用纖維間交錯排列形式建立UD-CFRPs的纖維束代表性體積單元模型；
步驟1b.在ABAQUS/Standard分析模塊中建立模型并生成網格單元后，分別獲取邊界的節點信息，根據基于平移對稱的周期性邊界條件對纖維束代表性體積單元模型的各單元節點施加對應的周期性邊界條件，即得到UD-CFRPs力學性能的預測模型；
步驟2.利用輸入樣本集和結果樣本集，對纖維和基體的各項力學性能參數的靈敏度分析模型進行建模和求解，并采用變參數幅值法對靈敏度指標進行驗證；
步驟2a.輸入樣本集的生成，對纖維和基體的各項力學性能材料參數的分布特性進行分析，在MATLAB軟件中編制相應的程序，分別對纖維和基體的每項力學性能參數生成樣本數據；
步驟2b.結果樣本集的生成，根據UD-CFRPs力學性能的預測模型，采用指令驅動有限元分析方法對纖維和基體的力學性能參數樣本對UD-CFRPs的各項力學性能進行預測，其每個樣本的力學性能預測結果即為結果樣本集；
步驟2c.采用Sobol法對UD-CFRPs中的纖維和基體的各項力學性能參數進行全局靈敏度分析；
步驟3.基于步驟2的靈敏度分析模型，設計不同類型的UD-CFRPs；包括：
基于參數幅值法，設計UD-CFRPs的力學性能變化幅值，初始值等于纖維和基體各項力學性能參數的變化幅值，初始值乘以靈敏度指標，即公式
式中：EDi表示設計后的UD-CFRPs設計在i方向上的彈性模量，i＝1,2,3；Si表示靈敏度系數，Ei表示纖維或基體在在i方向上的初始彈性模量或者是泊松比；ECfi表示纖維在i方向上的彈性模量或彈性模量與基體泊松比，Efi為纖維和基體在i方向上的初始彈性模量；GDij為設計后在ij平面上的UD-CFRPs剪切模量，i,j＝1,2,3，Gij為UD-CFRPs的初始剪切模量，GCfij為在ij平面內選取的UD-CFRPs的剪切模量，Gfij為纖維或基體在ij平面上的初始剪切模量或泊松比。
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