[发明专利]一种复合材料薄壁管拉扭非比例恒幅试验载荷设计方法

摘要

本发明公开了一种复合材料碳纤维增强薄壁管拉扭非比例多轴试验载荷设计方法，针对单向铺层的复合材料薄壁管试件，将考虑复合材料各向异性特征的Tsai‑Wu静强度准则转化为复合材料多轴疲劳的等效应力幅模型，建立以Tsai‑Wu等效应力幅为基准的复合材料薄壁管拉扭非比例载荷计算过程。本发明首次提出并实现了单向铺层复合材料薄壁管试件拉扭非比例载荷设计方法，该方法定义了复合材料多轴疲劳等效应力幅、计算过程描述准确、算法程序简单，为研究复合材料非比例多轴疲劳特性与在相同等效应力条件下非比例相位差对复合材料疲劳寿命影响分析提供了基础。

主权项

1.一种复合材料薄壁管拉扭非比例恒幅试验载荷设计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：基于静强度准则修改得到等效应力幅计算表达式；步骤2：给定一个单向铺层角度值，按照纤维方向的静强度值的百分比确定目标等效应力幅、拉扭应力比大小和拉扭正弦波载荷相位差，形成拉扭正弦波形载荷时间历程数据；步骤3：对给定的单向铺层角度值，采用复合材料当前铺层角度下拉扭应力转化为纤维方向坐标系下的统一应力转化矩阵表达式，计算纤维方向坐标系下各方向应力分量；步骤4：对步骤3转换后的应力，计算等效应力幅，并与给定的目标等效应力幅大小进行比较，如果误差不可接受，则返回步骤2修改拉扭应力幅初始值进行循环计算，直到误差可接受时则退出循环，确定此时的拉扭应力幅大小和相位差；步骤5：返回步骤2修改拉扭正弦波载荷相位差，重复前述过程，确定相应的拉扭应力幅大小和相位差；步骤6：返回步骤2修改铺层角度，重复前述过程，则可得到不同铺层角度下，相同等效应力幅下，拉扭载荷在不同相位差时的应力幅大小载荷水平。