[发明专利]一种复合材料结构低速冲击损伤确定方法及装置

权利要求书

1.一种复合材料结构低速冲击损伤确定方法，其特征在于，包括以下步骤：

载入设计模型及其设计参数，并加载基本方向失效判断算法、纤维方向失效判断算法以及分层失效判断算法；

按设定冲击参数对设计模型施加低速冲击载荷，根据基本方向失效判断算法、纤维方向失效判断算法以及分层失效判断算法，判断设计模型的失效形式和失效点；

根据设计模型的失效形式和失效点，判断设计模型的损伤位置；

在加载基本方向失效判断算法、纤维方向失效判断算法以及分层失效判断算法时，同时加载材料的刚度退化模型；

在判断出设计模型的失效点后，根据刚度退化模型，在设计模型的失效点更新设计参数至退化参数，继续对设计模型施加低速冲击载荷；

达到低速冲击载荷的设定冲击参数后，根据所有设计模型的失效位置，确定设计模型的损伤面积；

所述刚度退化模型包括纤维拉伸退化模型、纤维压缩退化模型、基体拉伸退化模型、基体压缩退化模型、拉伸分层退化模型和压缩分层退化模型。

2.如权利要求1所述的一种复合材料结构低速冲击损伤确定方法，其特征在于，

纤维拉伸退化模型为E′₁＝0.07E₁；

纤维压缩退化模型为E′₁＝0.14E₁；

基体拉伸退化模型为E′₂＝0.1E₂，G′₁₂＝0.1G₁₂，G′₂₃＝0.1G₂₃；

基体压缩退化模型为E′₂＝0.2E₂，G′₁₂＝0.2G₁₂，G′₂₃＝0.2G₂₃；

拉伸分层退化模型为E′₃＝0.1E₃，G′₁₃＝0.1G₁₃，G′₂₃＝0.1G₂₃；

压缩分层退化模型为G′₁₃＝0.2G₁₃，G′₂₃＝0.2G₂₃；

其中：E₁为纤维方向的弹性模量；E′₁为失效后纤维方向的弹性模量；E₂为基体方向的弹性模量；E′₂为失效后基体方向的弹性模量；

E₃为层间方向的弹性模量；E₃为失效后层间方向的弹性模量；

G₁₂为纤维基体单层平面内的剪切模量；G′₁₂为失效后纤维基体单层平面内的剪切模量；G₁₃为纤维层间平面内的剪切模量；G′₁₃为失效后纤维层间平面内的剪切模量；G₂₃为基体层间平面内的剪切模量；G′₂₃为失效后基体层间平面内的剪切模量。

3.如权利要求1所述的一种复合材料结构低速冲击损伤确定方法，其特征在于，

所述的纤维方向失效判断算法为：

当σ_xx≥0时，当时，判定纤维方向拉伸失效；

当σ_xx＜0时，当时，判定纤维方向压缩失效；

其中：σ_xx为纤维方向的正应力；σ_xy为纤维基体单层平面内的剪切应力；X_T为纤维方向的拉伸强度；S₁₂为纤维基体单层平面内的剪切强度；X_C为纤维方向的压缩强度；为纤维方向拉伸综合损伤因子；为纤维方向压缩综合损伤因子。