[發(fā)明專利]一種含脫層復(fù)合材料層合板Ⅱ型裂紋擴(kuò)展的分析方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011253612.3
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112446140A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 薛江紅;夏飛;姚思詩;何贊航;金福松
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G16C60/00;G06F113/26;G06F119/14
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 詹麗紅

1.一種含脫層復(fù)合材料層合板Ⅱ型裂紋擴(kuò)展的分析方法，其特征在于，所述分析方法包括以下步驟：

S1、建立含脫層復(fù)合材料層合板的數(shù)學(xué)模型；

S2、基于一階剪切變形理論，確定非線性幾何變形場和控制方程組；

S3、求解步驟S2中的控制方程組，得到含脫層復(fù)合材料層合板的非線性后屈曲響應(yīng)；

S4、計(jì)算含脫層復(fù)合材料層合板的彈性能、外力功及表面能；

S5、求解能量釋放率和臨界擴(kuò)展荷載。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種含脫層復(fù)合材料層合板Ⅱ型裂紋擴(kuò)展的分析方法，其特征在于，所述步驟S1過程如下：

建立全局坐標(biāo)系，初始脫層沿著Y方向貫穿，預(yù)擴(kuò)展方向沿著X軸，根據(jù)貫穿脫層的實(shí)際位置，沿著脫層前沿邊界線，將層合板進(jìn)行劃分為四個(gè)子板，依次備注為子板1、子板2、子板3和子板4，其中脫層位于子板2和子板3之間，子板1或子板4分別子板2與子板3之間通過力和位移連續(xù)性條件加以約束，子板2和子板3之間的接觸界面考慮法向接觸效應(yīng)，保證分析得出的數(shù)學(xué)模型與實(shí)際的含脫層復(fù)合材料層合板一致。

3.根據(jù)權(quán)力要求2所述的一種含脫層復(fù)合材料層合板Ⅱ型裂紋擴(kuò)展的分析方法，其特征在于，所述步驟S2過程如下：

S21、根據(jù)一階剪切變形理論，建立各子板的位移場(u⁽ⁱ⁾，v⁽ⁱ⁾，w⁽ⁱ⁾)：

其中u₀⁽ⁱ⁾、v₀⁽ⁱ⁾、w₀⁽ⁱ⁾為i子板的中面位移，φ_x⁽ⁱ⁾和φ_y⁽ⁱ⁾分別為i子板橫截面沿x方向和y方向的轉(zhuǎn)角，i＝1,2,3,4，分別表示四個(gè)子板，z為橫向截面任一點(diǎn)的坐標(biāo)值；

S22、建立復(fù)合材料層合板的本構(gòu)關(guān)系表達(dá)式：

其中，矩陣[N⁽ⁱ⁾]、[M⁽ⁱ⁾]表示為i子板的內(nèi)力分量、彎矩分量，Q_x⁽ⁱ⁾、Q_y⁽ⁱ⁾分別為i子板在x軸、y軸方向上的剪力，[e⁽ⁱ⁾]為i子板的中面應(yīng)變，[κ⁽ⁱ⁾]為i子板中面的曲率分量，為i子板在xz方向的橫向剪應(yīng)變，為i子板在yz方向的橫向剪應(yīng)變，拉伸剛度矩陣[A⁽ⁱ⁾]為i子板的面內(nèi)力與中面應(yīng)變有關(guān)的剛度系數(shù)，耦合剛度矩陣[B⁽ⁱ⁾]表示i子板的彎曲、拉伸之間耦合關(guān)系的剛度系數(shù)，彎曲剛度矩陣[D⁽ⁱ⁾]為i子板的內(nèi)力矩與曲率及扭曲率有關(guān)的剛度系數(shù)，為i子板的Q_x⁽ⁱ⁾與有關(guān)的剛度系數(shù)，為i子板的Q_x⁽ⁱ⁾與或者Q_y⁽ⁱ⁾與有關(guān)的耦合剛度系數(shù)，為i子板的Q_y⁽ⁱ⁾與有關(guān)的剛度系數(shù)，根據(jù)板殼力學(xué)知識，建立含脫層復(fù)合材料層合板的控制方程組。