[发明专利]一种冲击载荷下Ti/CFRP层合板结构的数值模拟方法

权利要求书

1.一种冲击载荷下Ti/CFRP层合板结构的数值模拟方法，其特征在于，步骤如下：

步骤1、基于复合材料的应力-应变关系、三维Hashin失效准则与Tan退化准则，构建复合材料的VUMAT子程序；

步骤2、构建Ti/CFRP层合板结构与半球形冲头的有限元网格模型；

步骤3、构建Ti/CFRP层合板网格模型中钛合金板和胶层的材料失效模型；

步骤4、构建冲击载荷的初始条件；

步骤5、构建Ti/CFRP层合板网格模型的边界条件；

步骤6、利用ABAQUS将步骤1构建的VUMAT子程序与步骤2-4构建的模型、条件结合起来，得到冲击载荷下Ti/CFRP层合板结构的数值分析模型，求解即得层合板结构的接触力及复合材料的损伤失效面积。

2.根据权利要求1所述的冲击载荷下Ti/CFRP层合板结构的数值模拟方法，步骤1中，复合材料的应力-应变关系为：

式(1)中C_ij为刚度系数，C_ij满足C_ij＝C_ji，σ₁₁、σ₂₂、σ₃₃为单元主应力，τ₁₂、τ₂₃、τ₁₃为单元切应力，ε₁₁、ε₂₂、ε₃₃为单元主应变，γ₁₂、γ₂₃、γ₁₃为单元切应变；

刚度矩阵[C]可以通过对柔度矩阵[S]求逆得到，柔度矩阵的表达式如下：

其中，E₁、E₂和E₃分别为复合材料层合板纵向、横向和法向的杨氏模量；G₁₂、G₁₃和G₂₃分别为复合材料层合板纵向、横向和法向的剪切模量；v₁₂、v₁₃和v₂₃分别为复合材料层合板纵向、横向和法向的泊松比；

根据柔度矩阵的对称性，可以得到：

所以，根据复合材料层合板的E₁、E₂、E₃、G₁₂、G₁₃、G₂₃、v₁₂、v₁₃、v₂₃九个独立的材料参数，就可以得到柔度矩阵[S]，对柔度矩阵[S]求逆便可得到刚度矩阵[C]，利用刚度矩阵[C]，可以结合单元应变ε_ij与γ_ij计算得到单元应力σ_ij与τ_ij。