【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料分析数值仿真领域，尤其是涉及一种复合材料损伤容限分析方法、装置、电子设备及介质。
技术介绍
1、复合材料是由两种或多种不同成分组成的材料，具有优异的力学性能和轻质化等优点，在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。然而，由于其复杂的结构和各向异性特性，复合材料易受损伤和破坏，这不仅会影响材料的力学性能，还可能导致结构的失效。
2、为了减少复合材料失效的风险，需要进行损伤容限分析（damage toleranceanalysis），即通过对复合材料力学性能的分析和实验，确定其在出现损伤后仍能承受一定载荷的最大程度，并制定相应的设计和使用要求。
3、复合材料损伤容限分析是一个复杂而具有挑战性的问题，多尺度分析是其中的一个重要难点，复合材料的损伤容限分析需要考虑从宏观到微观的多个尺度。例如，需要从纤维和基体的级别上理解损伤形成和扩展机制，同时考虑材料整体结构的影响。这涉及到多尺度建模和分析的技术挑战。
4、因此，如何提供一种精确度更高的复合材料损伤容限分析方法，是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本申请提供了一种复合材料损伤容限分析方法、装置、电子设备及介质。
2、第一方面，本申请提供一种复合材料损伤容限分析方法，
3、建立复合材料的三维有限元模型；
4、针对每个载荷量，通过所述三维有限元模型进行有限元分析求解，得到复合材料的初始应力状态向量；
5、将所述初始应
6、如果不满足，则按预设的增量增加载荷；
7、如果满足，则进行渐进失效分析直到复合材料完全失效；
8、输出复合材料完全失效时的失效载荷与失效模式。
9、可选的，所述进行渐进失效分析直到复合材料完全失效的步骤，具体包括：
10、对满足失效准则的复合材料的进行刚度退化，判断性能退化后的复合材料是否完全失效；
11、如果没有完全失效，则对复合材料进行损伤扩展分析；
12、如果完全失效，则停止渐进失效分析。
13、可选的，所述对复合材料进行损伤扩展分析的步骤，具体包括：
14、对进行刚度退化的复合材料重复进行有限元分析求解和刚度退化；
15、如果材料性能不再退化，则按预设的增量增加载荷。
16、可选的，所述将所述初始应力状态向量带入预先构造的失效准则中，判断复合材料是否满足所述失效准则的步骤，具体包括：
17、将所述初始应力状态向量带入各个失效模式的失效准则中，根据计算结果判断复合材料是否分别满足各个失效模式的失效准则；
18、所述失效模式包括纵向拉伸失效、纵向压缩失效、横向拉伸失效、横向压缩失效和各向剪切失效；
19、纵向拉伸失效的失效准则包括：
20、纵向拉伸失效；纵向压缩失效的失效准则包括：
21、纤维压碎模式
22、；
23、分层失效模式
24、；
25、微屈曲模式
26、；其中，纵向压缩极限强度取以上可能失效的极小值：；
27、横向拉伸失效的失效准则包括：
28、；横向压缩失效的失效准则包括：
29、；
30、各向剪切失效：
31、；其中，字母e、v、s分别表示模量、体积含量和强度，分别是复合材料纵向拉伸、压缩强度，分别是复合材料横向拉伸、压缩强度，分别是复合材料面内和两个面外的剪切强度，下标中l、 f、m分别指代单层板、纤维和基体，下标t、c、s分别表示拉伸、压缩和剪切，下标数字1、2、3表示空间坐标系的三个方向。
32、可选的，所述对满足失效准则的复合材料的进行刚度退化，判断性能退化后的复合材料是否完全失效的步骤，具体包括：
33、通过复合材料发生损伤后的应力—应变本构方程ε＝sdσ，计算复合材料自然坐标系下的应变；其中，，sd为损伤状态下的柔度矩阵，s0为未损伤状态下的柔度矩阵，d为损伤变量矩阵；通过对损伤变量矩阵d求解判断性能退化后的复合材料是否完全失效。
34、可选的，所述通过对损伤变量矩阵d求解判断性能退化后的复合材料是否完全失效的步骤，具体包括：
35、所述损伤变量矩阵d定义为
36、；式中，dij(i ,j＝1 ,2 ,3)是对应不同失效模式的损伤变量；
37、如果材料未发生失效，则损伤变量的值都为0；如果材料完全失效，则损伤变量的值无限趋近于1。
38、可选的，在进行刚度退化时，当纵向拉伸失效或纵向压缩失效时，纤维所有刚度系数取原有的1%，当横向拉伸失效时，基体所有刚度系数取原有的1%，当横向压缩失效时，基体所有刚度系数取原有的20%，当各向剪切失效时，基体所有刚度系数取原有的10%。
39、第二方面，本申请提供一种复合材料损伤容限分析装置，所述装置包括：
40、模型建立单元，用于建立复合材料的三维有限元模型；
41、状态求解单元，用于针对每个载荷量，通过所述三维有限元模型进行有限元分析求解，得到复合材料的初始应力状态向量；
42、失效判断单元，用于将所述初始应力状态向量带入预先构造的失效准则中，判断复合材料是否满足所述失效准则；
43、载荷控制单元，用于如果不满足，则按预设的增量增加载荷；
44、渐进分析单元，用于如果满足，则进行渐进失效分析直到复合材料完全失效；
45、数据输出单元，用于输出复合材料完全失效时的失效载荷与失效模式。
46、第三方面，本申请提供一种电子设备，包括：
47、一个或多个处理器；
48、存储器；
49、一个或多个应用程序，其中所述一个或多个应用程序被存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序配置用于执行如第一方面所述的方法。
50、第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如第一方面所述的方法。
51、综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
52、支持通过微观力学理论从薄板尺度推导微观尺度上的应力和应变。同时支持使用多种损伤/失效标准来评估组分材料损伤情况，损伤分析是逐步进行的，因此能够确定损伤的起始和发展，其中包括微观层面和结构层面的断裂起始和扩展；
53、支持基体和纤维失效引起的损伤和失效机制：损伤机制解释了在横向、压缩和剪切载荷下基体开裂的原因；单层板断裂机制包括纤维在拉伸、压缩（压碎、微屈曲和脱粘）和分层下的失效；
54、本方案中渐进损伤和断裂评估是通过在单位内局部施加失效准则，参考材料方向的局部坐标方向来进行的。即在每本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述进行渐进失效分析直到复合材料完全失效的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述对复合材料进行损伤扩展分析的步骤，具体包括：
4.根据权利要求1-3所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述将所述初始应力状态向量带入预先构造的失效准则中，判断复合材料是否满足所述失效准则的步骤，具体包括：
5.根据权利要求4所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述对满足失效准则的复合材料的进行刚度退化，判断性能退化后的复合材料是否完全失效的步骤，具体包括：
6.根据权利要求5所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述通过对损伤变量矩阵D求解判断性能退化后的复合材料是否完全失效的步骤，具体包括：
7.根据权利要求6所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，在进行刚度退化时，当纵向拉伸失效或纵向压缩失效时，纤维所有刚度系数取原有的1%，当横向
8.一种复合材料损伤容限分析装置，其特征在于，所述装置包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述进行渐进失效分析直到复合材料完全失效的步骤，具体包括：
3.根据权利要求2所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述对复合材料进行损伤扩展分析的步骤，具体包括：
4.根据权利要求1-3所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述将所述初始应力状态向量带入预先构造的失效准则中，判断复合材料是否满足所述失效准则的步骤，具体包括：
5.根据权利要求4所述的复合材料损伤容限分析方法，其特征在于，所述对满足失效准则的复合材料的进行刚度退化，判断性能退化后的复合材料是否完全失效的步骤，具体包括：
6.根据权利要求5所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱贵顺，肖雁，眭建军，
申请(专利权)人：上海量维信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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