[发明专利]一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法

权利要求书

1.一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：

步骤一、建立复合材料蜂窝夹芯板完好、冲击损伤、修理3个工况下的有限元几何模型；

步骤二、定义蒙皮、胶层和蜂窝夹芯的材料本构关系；

步骤三、分别设置复合材料蜂窝夹芯板模型完好、冲击损伤、修理3个工况下的边界条件以及施加位移载荷；

步骤四、进行复合材料蜂窝夹芯板模型完好、冲击损伤、修理3个工况下的Buckle分析计算各工况下的屈曲载荷；提取屈曲载荷中一阶屈曲模态的位移，并乘以系数k，作为初始缺陷施加到Dynamic explicit动力学显式分析中，计算蜂窝夹芯板模型3个工况下的压缩强度以及破坏模式；

步骤五、对比蜂窝夹芯板模型完好、冲击损伤、修理3个工况下的载荷位移曲线，得到蜂窝夹芯板修理模型强度与完好、损伤模型强度对比结果，评估蜂窝夹芯板修理方案。

2.如权利要求1所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤一中有限元几何模型包含蒙皮、蜂窝夹芯层、胶层和冲击锤头，采用冲击锤头对蜂窝夹芯板进行冲击；

其中蒙皮为复合材料，蒙皮采用连续壳SC8R单元，蜂窝夹芯采用实体单元C3D8R，胶层采用粘聚力界面元COH3D8，冲击锤头采用实体单元C3D8R。

3.如权利要求2所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤二中蒙皮采用二维Hashin准则渐进损伤分析方法进行失效分析，并采用基于断裂能的刚度退化方式分析失效演化过程；胶层采用粘聚区模型和Quads准则进行失效分析，并采用基于能量的Benzeggagh—Kenane准则分析失效演化过程；蜂窝夹芯层采用蜂窝芯子在压剪耦合受力情况下的失效准则，当蜂窝夹芯出现损伤时折减系数为λ。

4.如权利要求3所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤二的蒙皮失效等效应力和等效应变计算方式如下：

式中为本构模型中应力等于0时的等效位移，G_C为断裂能；等效位移通过考虑有限元单元的特征长度L^C评估，一阶面单元中特征长度是面积的平方根，一阶体单元中特征长度是体积的立方根。

5.如权利要求4所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤二中的蜂窝夹芯初始失效以及失效演化计算方式如下：

式中σ₃₃，σ₁₃，σ₂₃分别为厚度T方向的正应力，SL、WT方向上的剪切应力，L、T、W分别代表蜂窝的条带方向，芯格延伸方向，以及垂直于条带方向；X_TT，S_LT，S_WT为蜂窝芯子在对应方向上的压缩强度和剪切强度。

6.如权利要求5所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤二中，指数n的取值为2，若F_core≥1时，即判断蜂窝夹芯出现损伤。

7.如权利要求6所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤二中，蜂窝夹芯出现损伤后，折减系数为λ的取值为0.01。

8.如权利要求7所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法，其特征在于，所述步骤四中的系数k取蜂窝夹芯板厚度的千分之一。