[发明专利]一种增韧复合材料固化成型的损伤确定方法及系统

权利要求书

1.一种增韧复合材料固化成型的损伤确定方法，其特征在于，所述方法，包括：

获取Z-pin增韧树脂基复合材料的参数；

根据所述Z-pin增韧树脂基复合材料的参数，利用固化温度场模型计算所述Z-pin增韧树脂基复合材料的固化度；所述固化温度场模型是根据Fourier热传导定律和能量平衡定理建立的热传导模型；

根据所述固化度，利用细观尺度模型分别计算树脂区域的当前固化残余应力和pin针区域的当前固化残余应力；

根据所述树脂区域的当前固化残余应力和所述pin针区域的当前固化残余应力，利用内聚力模型确定所述树脂-pin针界面区域的当前固化残余应力；

根据所述树脂-pin针界面区域的当前固化残余应力，确定树脂-pin针界面区域的损伤状态；

所述根据所述固化度，利用细观尺度模型分别计算所述树脂区域的当前固化残余应力和所述pin针区域的当前固化残余应力，具体包括：

根据所述固化度，利用公式确定所述Z-pin增韧树脂基复合材料的弹性模量；

根据所述弹性模量，确定所述Z-pin增韧树脂基复合材料的树脂刚度矩阵和pin针刚度矩阵；

根据所述树脂刚度矩阵和pin针刚度矩阵，利用公式σ_r＝[C_r]·ε^el和公式σ_pin＝[C_pin]·ε^el分别计算所述树脂区域的当前固化残余应力和pin针区域的当前固化残余应力；

式中，α_mod为固化度函数，α_gel为树脂凝胶点时刻的固化度，α为固化度，E_r为树脂的弹性模量，为树脂未固化时的弹性模量，为树脂固化后的弹性模量，σ_r为树脂区域的当前固化残余应力，[C_r]为树脂刚度矩阵，σ_pin为pin针区域的当前固化残余应力，[C_pin]为pin针刚度矩阵，ε^el为弹性应变。

2.根据权利要求1所述的增韧复合材料固化成型的损伤确定方法，其特征在于，所述固化温度场模型为：

式中，λ_xx、λ_yy、λ_zz分别为Z-pin增韧树脂基复合材料沿x轴、y轴和z轴的热传导系数，x为热流方向，y和z分别为垂直于热流方向的两个空间方向，T为固化反应当前时刻的温度，为固化反应过程中的树脂放热内源项，ρ_c为Z-pin增韧树脂基复合材料的密度，C_c为Z-pin增韧树脂基复合材料的比热容，ρ_r为Z-pin增韧树脂基复合材料中树脂材料的密度，V_f为Z-pin增韧树脂基复合材料中纤维材料的体积分数，H_r为Z-pin增韧树脂基复合材料中树脂材料在发生固化反应时所释放的总热量，K₁(T)为第一反应速率常数，K₂(T)为第二反应速率常数，α为固化度，n₁为固化反应第一级数，n₂为固化反应第二级数，m为固化反应第三级数，t为固化时间。

3.根据权利要求1所述的增韧复合材料固化成型的损伤确定方法，其特征在于，所述树脂刚度矩阵为：

式中，ν_r为树脂固化的泊松比；

所述pin针刚度矩阵为：

式中，E₁₁、E₂₂、E₃₃分别为pin针沿材料三个不同方向上的弹性模量，G₁₂、G₁₃、G₂₃分别为pin针沿材料三个不同方向上的剪切模量，v₁₂、v₁₃、v₂₃分别为pin针沿材料三个不同方向上的泊松比，Λ为中间变量，