一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法技术

本发明专利技术公开了一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法，包括以下步骤：(1)对复合材料层合板进行不同应力比下的疲劳试验，并基于疲劳试验数据进行拟合以构建材料模量随疲劳循环数之间的表达式；(2)基于含分层损伤复合材料层合板在疲劳载荷工况下的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；(3)在任意循环数下，根据材料模量随疲劳循环数之间的表达式更新材料的模量参数；(4)基于里兹法、一阶剪切变形理论和断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展及其剩余强度；(5)使得层合板的剩余强度首次低于疲劳载荷应力峰值的循环数即为含分层损伤层合板的疲劳寿命。本发明专利技术基于理论方法预测含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命，且在应用之前只需要对复合材料基本性能试验件进行疲劳试验来获得相关参数，可显著提高计算效率，缩短试验周期并降低试验成本。

【技术实现步骤摘要】
一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法
本专利技术涉及复合材料层合板的损伤容限领域，具体涉及一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法。
技术介绍
分层损伤是严重影响复合材料承载性能的一种关键损伤模式，其存在会显著降低其结构的整体性，极易导致结构在使用周期内发生过早的屈曲和破坏。同时，分层损伤是复合材料层合结构的内部损伤模式，在实际工程使用中通常不易被检测，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。在目前已有的针对含分层损伤复合材料层合结构的研究工作中，学者们均致力于分析静力载荷工况下分层损伤对于复合材料层合结构承载性能的影响。但飞行器结构设计不仅要考虑其静承载能力，其安全使用寿命也是一个必须要考虑的问题。在疲劳加载工况下，即使最大应力水平明显低于静力工况下的相应应力水平，复合材料内部的分层损伤也可能发生扩展，并导致结构的疲劳失效。这就表示，以静力载荷工况下的分层扩展准则来覆盖疲劳载荷工况下的结果必然会导致较大的误差，影响复合材料结构在工程实际中的安全使用。随着复合材料结构设计技术的不断发展，要充分发挥先进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法，其特征在于包括以下步骤：/n步骤A，对复合材料层合板进行不同应力比下的疲劳试验，并基于疲劳试验数据进行拟合以构建材料模量随疲劳循环数之间的表达式；/n

【技术特征摘要】
1.一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤A，对复合材料层合板进行不同应力比下的疲劳试验，并基于疲劳试验数据进行拟合以构建材料模量随疲劳循环数之间的表达式；



其中E(n)为第n个循环下的疲劳模量，E(0)是复合材料的初始模量，q为载荷比，N是疲劳寿命，c为与复合材料性能相关的拟合常数。对于单向碳纤维增强复合材料而言，其对数疲劳寿命lgN与载荷比q通常存在线性关系，可以根据基本的疲劳试验数据进行拟合，即lgN＝(A-q)/B，其中A、B为拟合常数。因此式(1)可以更新为：



步骤B，基于含分层损伤复合材料层合板在疲劳载荷工况下的边界条件和分层损伤参数建立其数学模型；
步骤C，输入疲劳载荷循环数，并根据式(2)更新材料的模量参数；
步骤D，基于里兹法、一阶剪切变形理论和断裂力学方法预测层合板内部分层损伤的扩展及其剩余强度；
步骤E，判断层合板的剩余强度是否低于疲劳载荷应力峰值。如果是，则当前循环数即为含分层损伤层合板的疲劳寿命；如果不是，则施加循环数增量，返回步骤(C)。


2.根据权利要求1所述的一种含分层损伤复合材料层合板的疲劳寿命预测方法，其特征在于：
所述步骤D中基于里兹法、一阶剪切变形理论和断裂力学方法预测层合板...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵丽滨，骈瑢，王康康，刘丰睿，王林娟，
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