一种考虑温度影响的复合材料冲击计算方法技术

本发明专利技术公开一种考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，包括：建立温度影响的复合材料应力

【技术实现步骤摘要】
一种考虑温度影响的复合材料冲击计算方法


[0001]本专利技术属于复合材料冲击
，具体涉及一种考虑温度影响的复合材料冲击计算方法
。

技术介绍

[0002]在航空发动机上采用树脂基复合材料取代金属材料，以达到轻量化的目的，是优化航空发动机性能，提高其推重比的有效途径，也是未来航空发动机材料体系发展的重要趋势
。
综合复合材料冲击试验及有限元数值仿真的研究现状，试验研究大多是在常温下开展，高温环境下复合材料冲击的试验研究较少，并且纤维增强复合材料由于组分
、
制备工艺以及本身结构的复杂性，动态力学行为也呈现多姿多彩的特性，目前难以用统一的本构理论来描述
。
聚酰亚胺纤维增强复合材料由于组分
、
制备工艺以及本身结构的复杂性，并且考虑到航空发动机风扇机匣服役时的温度环境以及高速冲击过程中的中
/
高应变率效应
。
所以，针对当前问题目前还没有合适的考虑温度影响的动态本构模型
。

技术实现思路

[0003]本专利技术的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，其特征在于，包括：步骤1：建立考虑温度影响的聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料动态本构模型；步骤2：在不同温度下对复合材料层合板进行高速冲击试验，采集子弹速度和复合材料层合板损伤情况作为试验样本数据；步骤3：在步骤二的试验样本数据中取三发最高阻断速度和三发最低穿透速度计算
V
50
的实验值；步骤4：在
abaqus
程序中建立高温环境下子弹高速冲击复合材料层合板有限元模型；步骤5：采用
abaqus
程序对步骤二中的高速冲击试验进行仿真，得到
V
50
的仿真值
。2.
根据权利要求1所述考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：建立温度影响的复合材料应力
‑
应变关系，修正受温度和应变率影响的复合材料弹性模量和强度
。3.
根据权利要求1所述考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，其特征在于，所述步骤3中计算
V
50
的实验值的公式为：其中，为测点弹速的算术平均值；
v
i
为第
i
发有效命中测点弹速；
x
为测点到靶点飞行距离；
c
x
为弹体飞行阻力系数；
ρ
为当地空气密度；
m
f
为弹体质量；
s
为弹体迎风面积
。4.
根据权利要求1所述考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，其特征在于，所述步骤4具体步骤包括：步骤
41
：通过
VUMAT
子程序定义建立考虑温度影响的聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料动态本构模型；步骤
42
：使用三维
Hashin
失效准则作为失效起始判据，基于渐进损伤累积理论及连续介质损伤力学引入损伤变量建立刚度折减退化模型
。5.
根据权利要求4所述考虑温度影响的复合材料冲击计算方法，其特征在于，所述步骤
41
具体步骤包括：步骤
411
：通过
vumat
子程序在显示动力迭代步中考虑温度对复合材料层合板性能的影响，且温度与复合材料层合板的弹性模量的关系为：温度与复合材料层合板的强度参数的关系为：
其中，
E1、E2、E3、G
12
、G
13
和
G
23
是复合材料层合板的初始弹性模量参数，上标
T
表示温度效应，
T
g
为复合材料中树脂干态玻璃化转变温度，
T
为当前温度，
T0表示室温，
X
t
、X
c
、Y
t
、Y
c
、S
12
、S
13
和
S
23
是复合材料的强度参数；步骤
412
：通过
vumat
子程序在显示动力迭代步中考虑应变率对复合材料层合板性能的影响，且不同方向上复合材料层合板的强度动态增强因子为：不同方向上应变率与复合材料层合板的强度参数的关系为：不同方向上复...

【专利技术属性】
技术研发人员：史骏鹏，杨润泽，吴志荣，方磊，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：