[发明专利]一种基于连续损伤力学退化模型的复合材料结构失效分析方法

摘要

本发明涉及一种基于连续损伤力学退化模型的复合材料结构失效分析方法，该方法建立了单向纤维增强复合材料的三维连续损伤力学退化模型，考虑了纤维“裂纹”和基体裂纹两类损伤形式和损伤的方向性，同时，考虑了纤维拉伸和压缩损伤过程中纤维损伤与基体损伤的耦合、载荷反向加载时出现的裂纹闭合效应，分别使用三个损伤变量表征纤维“裂纹”损伤和两个相互垂直的基体裂纹损伤，最终得到可用于复合材料结构失效分析的连续损伤力学退化模型。本发明与现有的突降退化模型相比，考虑了复合材料损伤后在不同载荷状态下的行为特点，能够准确地表征材料损伤后的性能，适用于载荷状态、约束情况更加复杂情况下的复合材料结构损伤过程的模拟和强度的预测。

主权项

一种基于连续损伤力学退化模型的复合材料结构失效分析方法，其特征在于包括以下步骤：步骤A，根据复合材料结构几何参数，建立复合材料结构三维有限元模型，施加边界条件和初始载荷；步骤B，基于复合材料结构三维有限元模型进行应力分析，并在第k增量步时，开始调取单元积分点的应力σk；步骤C，应用复合材料失效准则预测复合材料的失效状态；步骤D，如果满足失效准则，则材料发生失效，此时，根据连续损伤力学退化模型进行材料刚度退化；步骤E，如果没有满足失效准则，则材料无损伤，此时，材料刚度不变Ck+1＝C0，更新应力σk+1＝σk+Ck+1·Δεk；步骤F，判断复合材料结构中的损伤是否导致结构发生破坏；步骤G，如果结构没有发生破坏，增大载荷，返回步骤（B）；步骤H，如果结构发生破坏，则结构失去承载能力，停止分析，此时的载荷即为复合材料结构的失效强度。