【技术实现步骤摘要】
本申请属于复合材料铺层设计领域，特别涉及一种基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法。
技术介绍
1、复合材料由于其优异的比强度、比刚度、疲劳等性能优势在航空航天领域被广泛应用，尤其是随着设计和制造水平的不断提升，航空器结构复合材料占比越来越高。一直以来，复合材料铺层设计多采用标准铺层，即铺层角仅为[0°、±45°、90°]四种，这样可以降低设计难度和制造成本，为了消除翘曲效应，一般还要取对称均衡设计。实际使用时铺层厚度在空间范围内变化，为了在丢层设计时满足对称均衡要求，往往采用保守的方式进行设计，导致减重效果受损，这种影响在考虑制造约束时会更加明显。如果能够在设计过程中更便捷的考虑对称、均衡、丢层级制造工艺等约束，就能够进一步发掘复合材料可设计性优势。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供了一种基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，以解决现有设计中的复合材料铺层方式保守导致重量增加的问题。
2、本申请的技术方案是：一种基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，包括：
3、初始化层合板铺层设计参数，确定复合材料铺层最大厚度2txy、标准铺层数x、重复次数y和角度步长δα；标准铺层数x和重复次数y均为整数，t为单层厚度；
4、根据铺向角、标准铺层数和重复次数的组合，生成满足设计要求的所有铺层方案，并统计所有铺层方案的厚度，去除不满足铺层最大厚度2txy的铺层方案，得到所有有效设计点；
5、构建要设计的结构有限元分析模型，在结构有限元分析模
6、将所有有效设计点依次输入至结构有限元模型内，通过有限元分析软件开展屈曲响应和静力响应计算，得到各有效设计点的计算结果；
7、根据计算结果提取每个有效设计点对应的屈曲特征值μ和实际最大应力σ，并进行归一化处理，得到各有效设计点对应复合材料的屈曲许用裕度μeff和最大应力裕度σeff；
8、根据各个有效设计点的屈曲许用裕度μeff和最大应力裕度σeff，计算各个方案的承载裕度评价方程，得到所有有效设计点单位厚度具有的安全裕度；
9、统计所有有效设计点单位厚度具有的安全裕度，选取安全裕度最大的方案作为铺层优化设计方案。
10、优选地，所述结构有限元分析模型采用二维壳单元，所述二维壳单元采用四边简支的薄板。
11、优选地，所述有限元分析模型对有效设计点进行分析的方法为：对四边简支的薄板分别施加xyz约束和yz约束，而后分别对薄板施加一定数值范围内的剪切力和轴向力，而后通过计算得到屈曲特征值μ和实际最大应力σ。
12、优选地，所述屈曲许用裕度μeff为：
13、μeff＝μ-1
14、所述最大应力裕度σeff为：
15、
16、式中，σcr为复合材料最大许用应力。
17、优选地，所述承载裕度评价方程为：f＝(μeff+σeff)/(2xy)。
18、本申请的基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，通过先初始化层合板铺层设计参数，根据铺向角、标准铺层数和重复次数的组合，生成满足设计要求的所有铺层方案，通过筛选后得到所有有效设计点，而后通过对有效设计点进行结构有限元分析，得到有效设计点对应的屈曲特征值μ和实际最大应力σ，从而得到各有效设计点对应复合材料的屈曲许用裕度μeff和最大应力裕度σeff；最后通过进行裕度评价，选取安全裕度最大的方案作为铺层优化设计方案。通过参数化建模和有限元分析对所有可行解进行快速评估，利用归一化的评价方程选出最优设计方案，为复合材料铺层设计提供了更有效的手段。
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1.一种基于D-D铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于D-D铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于：所述结构有限元分析模型采用二维壳单元，所述二维壳单元采用四边简支的薄板。
3.如权利要求2所述的基于D-D铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，所述有限元分析模型对有效设计点进行分析的方法为：对四边简支的薄板分别施加xyz约束和yz约束，而后分别对薄板施加一定数值范围内的剪切力和轴向力，而后通过计算得到屈曲特征值μ和实际最大应力σ。
4.如权利要求1所述的基于D-D铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，所述屈曲许用裕度μeff为：
5.如权利要求1所述的基于D-D铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，所述承载裕度评价方程为：F＝(μeff+σeff)/(2xy)。
【技术特征摘要】
1.一种基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于：所述结构有限元分析模型采用二维壳单元，所述二维壳单元采用四边简支的薄板。
3.如权利要求2所述的基于d-d铺层的复合材料层合板设计方法，其特征在于，所述有限元分析模型对有效设计点进行分析的方法为：对四边简支的薄板分别施加...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗利龙，聂小华，朱家文，陈姣姣，李兵，常亮，郭文杰，王立凯，
申请(专利权)人：中国飞机强度研究所，
类型：发明
国别省市：
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