[发明专利]一种纤维金属层合板固化变形数值模拟方法

权利要求书

1.一种纤维金属层合板固化变形数值模拟方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

步骤1，利用梁理论计算升温过程中FMLs板内各层复合材料铺层的固化残余应力分布；

所述步骤1的具体过程如下：

通过如下公式(1)表示FMLs板内部的残余应力、位移：

式中，β_n＝ck_n,k_n＝(2n-1)π/2L,n＝1,2,3,…，u_xx和σ_xx分别为FMLs板在长度方向的应力与位移；τ_xz为FMLs板内部受到的剪切应力；E_xx和G_xz分别为FMLs板的弹性模量和剪切模量；z为FMLs板厚度方向坐标；x为FMLs板长度方向坐标；ε_ther为FMLs板自由状态下的热应变，2L为FMLs板总长度；A_n和B_n为待求系数，将求得的A_n和B_n代入公式(1)中，即得FMLs板内部复合材料铺层的残余应力分布；

所述FMLs板由多层复合材料铺层和金属薄板铺贴而成，根据公式(1)推广得到FMLs板内部每一层复合材料铺层的残余应力、位移分布情况，如下公式(2)所示：

式中：上标i代表FMLs板第i层复合材料铺层；和分别为第i层复合材料的待求系数，则复合材料铺层总层数为m层的FMLs板对应有2m个待求系数，m个A_n和m个B_n的求解过程如下：

对于FMLs板内部的复合材料铺层的层与层之间，其接触面位移和切应力相等，则有：

对于金属薄板与复合材料铺层之间，则有：

对于FMLs板上下表面，其表面切应力为零，则有：

将公式(3)～(8)进行联立求解，分别求出m个A_n和m个B_n，每一层复合材料铺层对应一个A_n和一个B_n；

步骤2，根据步骤1所得结果计算FMLs板的固化变形量。

2.根据权利要求1所述的一种纤维金属层合板固化变形数值模拟方法，其特征在于：所述步骤2的具体过程如下：

步骤2.1，建立FMLs板有限元模型；

步骤2.2，将步骤1中得到的FMLs板内部升温阶段各复合材料铺层的残余应力分布定义为FMLs板有限元模型的初始应力场；

步骤2.3，对FMLs有限元模型进行网格划分，设置降温阶段的温度边界条件，对FMLs有限元模型进行求解，得出FMLs板的最终固化变形量。