一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法技术

本发明专利技术公开了一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，包括以下步骤：(1)基于含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(2)基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解；(3)基于断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展过程及其失效载荷；(4)以分层面积作为评估指标，将含不同分层损伤的层合板的屈曲和失效载荷进行线性拟合得到含分层损伤层合板损伤容限的表征关系式。本发明专利技术基于理论方法预测含分层损伤层合板的屈曲、分层扩展和失效过程，并采用分层面积作为评估指标来对含分层损伤的层合板损伤容限进行表征，可显著提高计算效率，降低试验成本。

A damage tolerance characterization method for laminated plates with delamination damage using delamination area as evaluation index

【技术实现步骤摘要】
一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法
本专利技术涉及复合材料层合板的损伤容限领域，具体涉及一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法。
技术介绍
碳纤维增强复合材料因其优异的面内力学性能而被广泛应用于航空航天领域中，但其层间力学性能较差，导致分层损伤成为严重影响复合材料承载性能的一种关键损伤模式。复合材料内部的分层损伤会显著降低其结构的整体性，由于分层损伤的存在，复合材料层合结构在实际承载时是由被分层损伤所分隔开的一些较薄的子层结构分别承载。由于这些较薄的子层结构相对整体结构来说刚度较低，特别是在压缩载荷作用下极易发生过早的局部屈曲，会对结构的整体刚度和稳定性产生显著的影响，并可能进一步导致层合结构内部的分层扩展和结构的过早破坏。同时，分层损伤是层合结构的一种不易被检测的内部损伤模式，这也大大提高了这种损伤模式给复合材料结构带来的潜在的风险性。飞机结构设计强度规范中目前已经包含损伤容限设计要求，即在所规定的设计使用寿命下，结构应在存在工艺缺陷以及在正常使用和维护中引起的损伤的情况下，仍具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤A，将含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数数学化，建立层合板数学模型；/n步骤B，基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解，具体实现过程为：/n(B1)基于里兹法假定层合板变形场的形函数为含待定系数的表达式；/n

【技术特征摘要】
1.一种以分层面积作为评估指标的含分层损伤层合板损伤容限表征方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A，将含分层损伤复合材料层合板的边界条件和分层损伤参数数学化，建立层合板数学模型；
步骤B，基于里兹法假设层合板变形场的形函数，并结合一阶剪切变形理论进行层合板的屈曲过程和屈曲载荷求解，具体实现过程为：
(B1)基于里兹法假定层合板变形场的形函数为含待定系数的表达式；



其中，式中u，v和w分别代表各子层板中性面内任意一点在x，y和z方向的位移场分量，φx和φy分别代表中性面关于y和x方向的转角场分量。ε0表示预定义的层合板轴向压缩变形量，Umn，Vmn，Wmn，φXmn和φYmn分别表示各个方程中的待定系数，f(x,y)表示边界条件函数，M和N控制着所有方程的最高阶数。
(B2)结合一阶剪切变形理论可以得到整个层合板的应变能U和总势能Π；



Π＝U+W(3)
W＝-P×δ(4)
其中，W为层合板所受的外力功，P为外载荷，δ为相应的位移。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽滨，王康康，骈瑢，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11