[發(fā)明專利]一種基于修正梁理論的復(fù)合材料I型分層橋聯(lián)律確定方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010034347.3
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111339697B
• 公開（公告）日: 2022-03-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙麗濱;曹天成;馬晨曦;駢瑢
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06F113/26;G06F119/14
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1.一種基于修正梁理論的復(fù)合材料I型分層橋聯(lián)律確定方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟A，開展復(fù)合材料層合板I型分層試驗(yàn)，測得其P-δ曲線，實(shí)現(xiàn)過程是：

(A1)根據(jù)試驗(yàn)測試標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計并加工特定鋪層下的DCB試樣，在DCB試樣一側(cè)預(yù)制裂紋；

(A2)利用快速裝卡鉸鏈夾具將DCB試樣裝卡到MTS試驗(yàn)機(jī)上，裝卡完畢后盡可能保證試樣處于平直狀態(tài)，不得出現(xiàn)任何扭曲；

(A3)將試驗(yàn)機(jī)調(diào)成位移控制模式，以0.1mm/min的加載速率開展DCB靜力拉伸試驗(yàn)，在試驗(yàn)過程中由試驗(yàn)機(jī)控制程序記錄試樣的P-δ數(shù)據(jù)；

步驟B，建立I型載荷下試樣的二維修正梁力學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)過程是：

(B1)基于修正梁理論，將DCB試驗(yàn)I型分層問題簡化為二維力學(xué)模型；

(B2)基于經(jīng)典層合板理論和Timoshenko梁理論對DCB試樣進(jìn)行力學(xué)分析，得出其在I型載荷作用下，試樣柔度C、能量釋放率G_Ic以及初始裂尖張開位移δ*的表達(dá)式，根據(jù)(B1)所建立的二維力學(xué)模型，它們是外載P與試樣分層長度a的函數(shù)；

(B3)利用Matlab軟件，將上述結(jié)果編成Matlab計算程序；

步驟C，將P-δ曲線、材料基本屬性、幾何尺寸輸入上述模型計算程序，在Matlab軟件進(jìn)行迭代計算，確定分層長度a、初始裂尖張開位移δ*以及能量釋放率G_Ic，實(shí)現(xiàn)過程是：

(C1)輸入材料屬性，包括彈性模量、泊松比，輸入DCB試樣鋪層順序、幾何尺寸，輸入試驗(yàn)測得的DCB試樣的P-δ數(shù)據(jù)；

(C2)根據(jù)輸入的試驗(yàn)測得的P-δ數(shù)據(jù)，利用柔度標(biāo)定法確定每一對P-δ數(shù)據(jù)對應(yīng)的試樣分層長度a，進(jìn)而得到當(dāng)前分層長度對應(yīng)的能量釋放率G_Ic以及初始裂尖張開位移δ*；

(C3)輸出上述結(jié)果并繪制結(jié)果圖，包括G_Ic-a曲線以及G_Ic-δ*曲線；

步驟D，建立G_Ic與δ*之間的關(guān)系，進(jìn)而得到橋聯(lián)律σ_g(δ*)，實(shí)現(xiàn)過程是：對G_Ic-δ*曲線進(jìn)行樣條曲線擬合，將斷裂韌度數(shù)據(jù)G_Ic和初始分層位置處張開位移δ*的數(shù)據(jù)，代入如下式所示的中心差分形式的數(shù)值微分公式：

其中，和分別表示初始分層位置處張開位移為和下的能量釋放率，Δδ^*表示初始分層位置處張開位移增量。