一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置，该方法包括：生成目标纤维增强复合材料的I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线；根据I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型；获取I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据；依据分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数。基于本发明专利技术公开的方法，利用正态分布曲线降低了I型断裂韧性值和II型断裂韧性值的分散性，从而相应提高了拟合计算得到的分层失效准则参数准确度，这也就避免了仅采用实验方法造成的成本高、耗时长的问题。

A parameter inversion method and device for delamination failure criterion of fiber reinforced composites

The invention provides a parameter inversion method and device for delamination failure criterion of fiber reinforced composites, which includes: generating normal distribution curve of fracture toughness type I and normal distribution curve of fracture toughness type II of target fiber reinforced composites; generating mixed delamination finite element model of I/II type according to normal distribution curve of fracture toughness type I and normal distribution curve of fracture toughness type II; The layered failure point data of I/II hybrid layered finite element model are obtained, and the layered failure criterion parameters are calculated by fitting the layered failure point data. Based on the method disclosed by the invention, the dispersion of the fracture toughness values of type I and type II is reduced by using the normal distribution curve, thus the accuracy of the parameters of the layered failure criterion obtained by fitting calculation is correspondingly improved, thus avoiding the problem of high cost and long time consuming caused by only adopting the experimental method.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置
本专利技术涉及复合材料仿真
，更具体地说，涉及一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置。
技术介绍
纤维增强复合材料以其优异的力学性能广泛应用于航空航天、汽车工业以及船舶行业等。但是由于纤维增强复合材料存在各向异性的特性，这也使其在受到循环载荷作用时，容易出现分层失效的情况。为预测分层失效裂纹的起始与扩展，研究人员提出一种用于描述纤维增强复合材料实际应变能释放率与实验测量的分层断裂韧性值之间对比规律的分层失效准则。现在应用于纤维增强复合材料的分层失效准则主要有幂准则以及B-K准则两种。行业技术人员在进行纤维增强复合材料的抗分层失效设计时，需要选取分层失效准则在混合模式下的失效准则参数。而目前则主要采用实验手段直接选取混合模式下的分层失效点数据，进一步计算失效准则参数，但是由于实验选取的分层失效点数据分散性很大，这就会导致失效准则参数准确度很低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置，以解决由于实验选取的分层失效点数据分散性很大，这就会导致失效准则参数准确度很低的问题。技术方案如下：一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法，包括：生成I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线；根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型；获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据；依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数。优选的，所述根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型，包括：根据所述I型断裂韧性正态分布曲线生成I型分层有限元模型，并且根据所述II型断裂韧性正态分布曲线生成II型分层有限元模型；基于虚拟裂纹闭合法对所述I型分层有限元模型和所述II型分层有限元模型进行处理，得到I/II混合型分层有限元模型。优选的，所述获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据，包括：从所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线上获取预设加载摆臂位置参数下的至少一组断裂韧性数据，所述断裂韧性数据包括I型断裂韧性值和II型断裂韧性值；将获取的全部所述断裂韧性数据确定为分层失效参考指标数据；按照预先设置的I/II混合型分层有限元模型载荷计算规则，从所述分层失效参考指标数据中获取分层失效点数据。优选的，所述依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数，包括：根据所述分层失效点数据计算分层失效应变能释放率；依据所述分层失效应变能释放率拟合生成分层失效准则参数。优选的，所述依据所述分层失效应变能释放率拟合生成分层失效准则参数，包括：当分层失效准则为B-K准则时，采用最小二乘法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述B-K准则的分层失效准则参数；当分层失效准则为幂准则时，采用变量寻优方法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述幂准则的分层失效准则参数。一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演装置，包括：正态分布曲线生成模块、混合型分层有限元模型生成模块、分层失效点数据获取模块和分层失效准则参数计算模块；所述正态分布曲线生成模块，用于生成I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线；所述混合型分层有限元模型生成模块，用于根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型；所述分层失效点数据获取模块，用于获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据；所述分层失效准则参数计算模块，用于依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数。优选的，所述混合型分层有限元模型生成模块，包括：分层有限元模型生成单元和虚拟裂纹闭合处理单元；所述分层有限元模型生成单元，用于根据所述I型断裂韧性正态分布曲线生成I型分层有限元模型，并且根据所述II型断裂韧性正态分布曲线生成II型分层有限元模型；所述虚拟裂纹闭合处理单元，用于基于虚拟裂纹闭合法对所述I型分层有限元模型和所述II型分层有限元模型进行处理，得到I/II混合型分层有限元模型。优选的，所述分层失效点数据获取模块，包括：断裂韧性数据获取单元、分层失效参考指标数据确定单元和分层失效点数据获取单元；所述断裂韧性数据获取单元，用于从所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线上获取预设加载摆臂位置参数下的至少一组断裂韧性数据，所述断裂韧性数据包括I型断裂韧性值和II型断裂韧性值；所述分层失效参考指标数据确定单元，用于将获取的全部所述断裂韧性数据确定为分层失效参考指标数据；所述分层失效点数据获取单元，用于按照预先设置的I/II混合型分层有限元模型载荷计算规则，从所述分层失效参考指标数据中获取分层失效点数据。优选的，所述分层失效准则参数计算模块，包括：分层失效应变能释放率计算单元和分层失效准则参数拟合生成单元；所述分层失效应变能释放率计算单元，用于根据所述分层失效点数据计算分层失效应变能释放率；所述分层失效准则参数拟合生成单元，用于依据所述分层失效应变能释放率拟合生成分层失效准则参数。优选的，所述分层失效准则参数拟合生成单元，具体用于：当分层失效准则为B-K准则时，采用最小二乘法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述B-K准则的分层失效准则参数；当分层失效准则为幂准则时，采用变量寻优方法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述幂准则的分层失效准则参数。相较于现有技术，本专利技术实现的有益效果为：本专利技术公开一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法及装置，该方法利用I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型，进一步获取I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据，从而拟合计算分层失效准则参数。基于本专利技术公开的方法，利用正态分布曲线降低了I型断裂韧性值和II型断裂韧性值的分散性，从而相应提高了拟合计算得到的分层失效准则参数准确度，这也就避免了仅采用实验方法造成的成本高、耗时长的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法的方法流程图；图2为I型断裂韧性正态分布曲线示例；图3为II型断裂韧性正态分布曲线示例；图4为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法的部分方法流程图；图5为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法的又一部分方法流程图；图6为混合模式仿真失效点示例；图7为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法的再一部分方法流程图；图8为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演装置的结构示意图；图9为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演装置的部分结构示意图；图10为本专利技术实施例公开的纤维增强复合材料分层失效准则参数反演装置的又一部分结构示意图；图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法，其特征在于，包括：生成目标纤维增强复合材料的I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线；根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型；获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据；依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演方法，其特征在于，包括：生成目标纤维增强复合材料的I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态分布曲线；根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型；获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据；依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线生成I/II混合型分层有限元模型，包括：根据所述I型断裂韧性正态分布曲线生成I型分层有限元模型，并且根据所述II型断裂韧性正态分布曲线生成II型分层有限元模型；基于虚拟裂纹闭合法对所述I型分层有限元模型和所述II型分层有限元模型进行处理，得到I/II混合型分层有限元模型。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取所述I/II混合型分层有限元模型的分层失效点数据，包括：从所述I型断裂韧性正态分布曲线和所述II型断裂韧性正态分布曲线上获取预设加载摆臂位置参数下的至少一组断裂韧性数据，所述断裂韧性数据包括I型断裂韧性值和II型断裂韧性值；将获取的全部所述断裂韧性数据确定为分层失效参考指标数据；按照预先设置的I/II混合型分层有限元模型载荷计算规则，从所述分层失效参考指标数据中获取分层失效点数据。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述依据所述分层失效点数据拟合计算分层失效准则参数，包括：根据所述分层失效点数据计算分层失效应变能释放率；依据所述分层失效应变能释放率拟合生成分层失效准则参数。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述依据所述分层失效应变能释放率拟合生成分层失效准则参数，包括：当分层失效准则为B-K准则时，采用最小二乘法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述B-K准则的分层失效准则参数；当分层失效准则为幂准则时，采用变量寻优方法对所述分层失效应变能释放率进行处理，得到所述幂准则的分层失效准则参数。6.一种纤维增强复合材料分层失效准则参数反演装置，其特征在于，包括：正态分布曲线生成模块、混合型分层有限元模型生成模块、分层失效点数据获取模块和分层失效准则参数计算模块；所述正态分布曲线生成模块，用于生成I型断裂韧性正态分布曲线和II型断裂韧性正态...

【专利技术属性】
技术研发人员：籍庆辉，郑欲锋，叶胜望，王迪，钱锋，王燕文，
申请(专利权)人：上海汽车集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31