一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法技术

本发明专利技术公开了一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，该方法包括如下步骤：S1：建立整流罩结构有限元模型；S2：根据分离过程各部分结构的相对位置与相互作用关系对步骤S1建立的有限元模型添加接触设置；S3：对步骤S1建立的有限元模型施加冲击载荷、温度载荷和边界条件；S4：基于LS‑DYNA求解器进行动力学问题求解；S5：基于LS‑DYNA后处理软件LS‑PREPOST软件进行后处理，提取单元的应力、位移、转动角度结果；S6：基于步骤S5提取的应力结果进行计及不确定性强度参数的Chang‑Chang模型开展复合材料层合板的可靠性分析。本发明专利技术的技术方案可实现对复合材料结构在冲击载荷/温度载荷联合作用下的分离过程分析，进而实现对复合材料层合板的强度可靠性评估。

A method for structural separation and strength reliability analysis of composite fairing under thermal / mechanical environment

【技术实现步骤摘要】
一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法
本专利技术涉及结构动力学
，尤其涉及一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法。
技术介绍
现有研究方法主要集中于不同因素对整流罩结构分离轨迹、分离姿态的影响，较少考虑整流罩在真实分离过程中所处的多重载荷环境，尤其是缺少包含温度载荷因素的分析方法。此外，现有研究方法缺少对于分离处断裂状态的关注。此外，现有研究方法大多针对简单结构开展研究，对于复杂结构的整体分析较少。本专利技术针对现有分析方法的在载荷环境、复杂复合材料结构强度分析上的局限性，提供了一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，在分析多重载荷环境下整流罩分离过程的同时进一步实现对复合材料结构的强度可靠性动态评估。
技术实现思路
专利技术目的：针对整流罩结构冲击分离过程中载荷环境的复杂性和复合材料力学性能的离散性造成分析难度较大的现状。本专利技术考虑多重载荷环境下复合材料结构的分离动力学及强度可靠性，提供了一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：/nS1：建立整流罩结构有限元模型；/nS2：根据分离过程各部分结构的相对位置与相互作用关系对步骤S1建立的有限元模型添加接触设置；/nS3：对步骤S1建立的有限元模型施加冲击载荷、温度载荷及边界条件；/nS4：基于LS-DYNA求解器进行动力学问题求解；/nS5：基于LS-DYNA后处理软件LS-PREPOST软件进行后处理，提取单元的应力结果；/nS6：基于步骤S5提取的应力结果进行计及不确定性强度参数的Chang-Chang模型开展复合材料层合板的可靠性分析。/n

【技术特征摘要】
1.一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
S1：建立整流罩结构有限元模型；
S2：根据分离过程各部分结构的相对位置与相互作用关系对步骤S1建立的有限元模型添加接触设置；
S3：对步骤S1建立的有限元模型施加冲击载荷、温度载荷及边界条件；
S4：基于LS-DYNA求解器进行动力学问题求解；
S5：基于LS-DYNA后处理软件LS-PREPOST软件进行后处理，提取单元的应力结果；
S6：基于步骤S5提取的应力结果进行计及不确定性强度参数的Chang-Chang模型开展复合材料层合板的可靠性分析。


2.根据权利要求1所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S1建立结构有限元模型，具体包括：
S1.1：基于Hypermesh软件为结构几何结构划分网格，初步建立结构的有限元模型；
S1.2：对步骤S1.1中的有限元模型设置材料属性。


3.根据权利要求2所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S1.2对步骤S1.1建立的模型设置材料属性，具体包括：
S1.2.1：对结构中分离处高温合金材料采用双线性各向同性塑形材料本构模型；
S1.2.2：对结构中复合材料结构采用Chang-Chang失效准则模型；
S1.2.3：对结构中复合材料结构部分通过*PART_COMPOSITE属性设置复合材料铺层。


4.根据权利要求1所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S2根据分离过程各部分结构的相对位置与相互作用关系对步骤S1建立的有限元模型添加接触设置，具体包括：
S2.1：对发生碰撞的两接触面之间设置面面接触；
S2.2：发生碰撞的两接触面从发生碰撞的时刻开始建立绑定接触。


5.根据权利要求1所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S3对步骤S1建立的有限元模型施加冲击载荷、温度载荷及边界条件，具体包括：
S3.1：对结构产生冲击载荷部分通过*LOAD_NODE_SET在每个节点施加等效冲击载荷；
S3.2：对结构有限元模型通过*LOAD_THERMAL_OPTION对每个节点施加温度载载荷；
S3.3：对结构中不分离部分设置固定约束边界条件。


6.根据权利要求1所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S4基于LS-DYNA求解器进行动力学问题求解，具体包括：
S4.1：设置求解类型、求解时间和能量沙漏求解控制参数；
S4.2：设置输出间隔时间、复合材料层合板分层输出控制参数；
S4.3：将上述所有模型信息输出为Keyword文件并提交LS-DYNA求解器进行分离动力学问题求解以计算冲击响应值。


7.根据权利要求1所述的一种力/热环境下复合材料整流罩结构分离及强度可靠性分析方法，其特征在于，所述步骤S5基于LS-DYNA后处理软件LS-PREPOST软件进行后处理，提取单元的应力结果，具体包括：
S5.1：对步骤S4计算结果D3PLOT文件进行读取，分别显示每层层合板的VonMises应力云图，锁定每层应力最大的单元；
S5....

【专利技术属性】
技术研发人员：李彦斌，侯红宇，费庆国，陈强，廖涛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32