一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法技术

本发明专利技术公开一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法，步骤为：1、完成纤维增强复合材料在多种应变率加载工况下的剪切试验得到各个工况下的载荷‑位移曲线；2、采用Weibull损伤模型与粘弹性模型相结合推导出含Weibull损伤分布的待拟合载荷‑位移关系；3、根据载荷‑位移曲线和载荷‑位移关系构建多曲线最小二乘目标函数；4、采用遗传算法得到待拟合参数的初值，通过信赖域方法在获得的参数初值附近搜索最终得到高精度参数值和确定的含Weibull损伤分布的载荷‑位移关系；5、根据载荷与应力关系、位移与应变关系以及载荷‑位移关系推导出含Weibull损伤分布的复合材料动态剪切本构模型。本发明专利技术能够为纤维增强复合材料动态工况下数值仿真计算提供可靠的依据。

A method of building a dynamic shear constitutive model for fiber reinforced composites

The invention discloses a fiber reinforced composite material dynamic shear construction method, the constitutive model of the following steps: 1, completion rate of fiber reinforced composite shear test loading conditions in a variety of strain load displacement curve under different conditions; 2, the Weibull damage model and viscoelastic model combined with fitting load displacement to Weibull damage distribution is derived; 3, according to the load displacement curve and load displacement relationship curve construction least squares objective function; 4, genetic algorithm is used to get the initial value of fitting parameters, the trust region method in obtaining the initial parameters near the search eventually get high precision parameter values and determine the bearing load displacement Weibull damage distribution; 5, according to the load and stress, displacement and strain and load displacement derived with Wei The dynamic shear constitutive model of composite material with bull damage distribution. The invention can provide a reliable basis for numerical simulation calculation of fiber reinforced composite under dynamic condition.

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法
本专利技术属于复合材料力学性能研究
，特别涉及一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法。
技术介绍
复合材料在航空航天领域应用十分广泛，且飞行器结构长期服役于动载环境中，据研究表明复合材料具有明显的应变率效应，即材料的强度、刚度随着应变率的变化而改变。因此研究复合材料在动态加载条件下的力学性能对飞行器结构的设计尤为重要。同时，复合材料动态本构模型也是有限元仿真的重要前提。目前建立动态本构模型有两种方法。第一种方法是根据材料不同应变率下的实验数据拟合Johnson-Cook动态本构模型，但是该本构模型主要应用于描述金属材料的动态本构关系。第二种方法是将损伤模型与应变率硬化项相结合推导动态本构模型，并通过材料不同应变率下的实验数据对本构模型进行拟合，该方法可应用于复合材料动态本构模型的建立。刘明爽(MingshuangL,YulongL,FeiX,etal.Dynamiccompressivemechanicalpropertiesandanewconstitutivemodelof2D-C/SiCcomposites[J].M本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：1)完成纤维增强复合材料在多种应变率加载工况下的剪切试验，得到各个工况下的载荷‑位移曲线；2)采用Weibull损伤模型与粘弹性模型相结合推导出含Weibull损伤分布的待拟合载荷‑位移关系；3)根据步骤1中得到的载荷‑位移曲线即试验曲线和步骤2中得到的载荷‑位移关系即理论曲线构建多曲线最小二乘目标函数；4)采用遗传算法得到待拟合参数的初值，并通过信赖域方法在获得的参数初值附近开始搜索，最终得到高精度参数值和确定的含Weibull损伤分布的载荷‑位移关系；5)根据载荷与应力关系、位移与应变关系以及步骤4中得到的载荷‑位移...

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法，其特征在于，包括如下步骤：1)完成纤维增强复合材料在多种应变率加载工况下的剪切试验，得到各个工况下的载荷-位移曲线；2)采用Weibull损伤模型与粘弹性模型相结合推导出含Weibull损伤分布的待拟合载荷-位移关系；3)根据步骤1中得到的载荷-位移曲线即试验曲线和步骤2中得到的载荷-位移关系即理论曲线构建多曲线最小二乘目标函数；4)采用遗传算法得到待拟合参数的初值，并通过信赖域方法在获得的参数初值附近开始搜索，最终得到高精度参数值和确定的含Weibull损伤分布的载荷-位移关系；5)根据载荷与应力关系、位移与应变关系以及步骤4中得到的载荷-位移关系推导出含Weibull损伤分布的复合材料动态剪切本构模型。2.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤1中得到各个工况下的载荷-位移曲线的具体步骤如下：首先采用圆柱形复合材料试件，进行准静态剪切试验、多种应变率下的动态剪切实验，其中准静态实验在万能试验机上完成，动态实验在落锤冲击等动态试验系统上完成，然后在实验过程中记录载荷-位移曲线。3.根据权利要求1所述的一种纤维增强复合材料动态剪切本构模型的构建方法，其特征在于，所述步骤2中采用Weibull损伤模型与粘弹性模型相结合推导出含Weibull损伤分布的待拟合载荷-位移关系的具体步骤如下：采用Weibull损伤分布表征复合材料在加载过程中损伤演化过程，粘弹性模型表征复合材料在动态加载工况下表现出来的应变率硬化效应；将损伤模型与粘弹性模型相结合用于表...

【专利技术属性】
技术研发人员：费庆国，郭飞，王猛，张培伟，李彦斌，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32