【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及計算機仿真，具體涉及一種復(fù)合材料性能仿真方法、電子設(shè)備及計算機可讀介質(zhì)。
技術(shù)介紹
1、泡沫夾芯復(fù)合材料由蒙皮層和夾芯層構(gòu)成，其夾芯層為泡沫材料，整體呈類似三明治的結(jié)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、汽車等領(lǐng)域，具有重量輕、強度高、剛性好等優(yōu)點。然而，由于其復(fù)雜的幾何結(jié)構(gòu)和多層復(fù)合材料的特性，對其進行準(zhǔn)確的力學(xué)性能分析存在著如下問題：
2、泡沫夾芯復(fù)合材料的非線性力學(xué)特性難以準(zhǔn)確建模；
3、夾芯層和蒙皮層之間的界面效應(yīng)難以模擬；
4、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的仿真計算效率低下，難以滿足工程設(shè)計的周期要求。
5、而現(xiàn)有技術(shù)的仿真方法在精度和計算效率方面又存在著嚴(yán)重的不足，難以滿足工程實際應(yīng)用的需求。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)旨在一定程度上解決相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問題之一。為此，本專利技術(shù)提供了一種復(fù)合材料性能仿真方法，能夠有效提高仿真精度和計算效率。
2、為了達到上述目的，本專利技術(shù)采用如下技術(shù)方案：
3、一種復(fù)合材料性能仿真方法，所述復(fù)合材料包括蒙皮層和夾芯層，所述復(fù)合材料性能仿真方法包括如下步驟：
4、分別對所述蒙皮層和所述夾芯層建立材料本構(gòu)模型；
5、對所述蒙皮層和所述夾芯層之間引入界面單元；
6、對所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型以及所述夾芯層的材料本構(gòu)模型建立有限元模型，并對界面單元進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分；
7、基于有限元模型進行仿真分析與計算。
8、可選的，所
9、
10、其中，、和為縱向1、縱向2和縱向3的應(yīng)力分量，為縱向2和縱向3平面上的應(yīng)力分量，為縱向1和縱向3平面上的應(yīng)力分量，為縱向1和縱向2平面上的應(yīng)力分量；、和為縱向1、縱向2和縱向3的應(yīng)變分量，為縱向2和縱向3平面上的應(yīng)變分量，為縱向1和縱向3平面上的應(yīng)變分量，為縱向1和縱向2平面上的應(yīng)變分量；、和為縱向1、縱向2和縱向3的拉伸模量；為向1和縱向2之間的泊松比效應(yīng)，為縱向1和縱向3之間的泊松比效應(yīng)，為縱向2和縱向3之間的泊松比效應(yīng)，為縱向1和縱向2平面上的剪切模量，為縱向2和縱向3平面上的剪切模量，為縱向1和縱向3平面上的剪切模量。
11、可選的，所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型的失效準(zhǔn)則為hashin準(zhǔn)則或者puck準(zhǔn)則。
12、可選的，所述夾芯層的材料本構(gòu)模型包括細觀力學(xué)模型和等效彈性模型，所述細觀力學(xué)模型為：
13、
14、其中，為等效彈性模量，為夾芯層的基體材料的彈性模量，為夾芯層的孔隙率，為夾芯層的與孔壁形狀和孔隙率相關(guān)的指數(shù)；
15、所述等效彈性模型為：
16、
17、其中，、和為縱向1、縱向2和縱向3的應(yīng)力分量，、和為縱向1、縱向2和縱向3的應(yīng)變分量，為應(yīng)力，為四階彈性張量，為應(yīng)變，為彈性張量的索引，為泊松比，為剪切模量。
18、可選的，所述界面單元包括：厚度為0.01-0.1mm，黏結(jié)強度為5-20mpa，斷裂韌性為模式1下200-400，模式2下800-1200，失效準(zhǔn)則為基于混合模式的失效準(zhǔn)則下界面失效時的臨界能量釋放。
19、可選的，對所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型建立的有限元模型為四邊形殼單元，網(wǎng)格尺寸為5至8mm；對所述夾芯層的材料本構(gòu)模型建立的有限元模型為六面體單元，網(wǎng)格尺寸為0.3至0.5倍夾芯層的厚度。
20、可選的，對界面單元進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分包括如下步驟：
21、對界面單元區(qū)域的蒙皮層和夾芯層使用初始網(wǎng)格和給定載荷條件進行一次有限元仿真；
22、計算蒙皮層以及夾芯層的節(jié)點或單元之間的應(yīng)力梯度，基于應(yīng)力梯度獲取誤差；
23、確定誤差閾值，對于誤差超過誤差閾值的節(jié)點或單元進行網(wǎng)格細化，細化倍數(shù)為2至4倍，且細化倍數(shù)與誤差成正比。
24、可選的，基于有限元模型進行仿真分析與計算包括：
25、剛度矩陣的仿真與計算：
26、
27、其中，為剛度矩陣，為單元剛度矩陣，為應(yīng)變-位移矩陣，為材料剛度矩陣，為單元的體積；
28、應(yīng)力和應(yīng)變的計算：
29、
30、其中，為應(yīng)力，為應(yīng)變，為單元節(jié)點位移向量；
31、約束位移時，加載點施加載荷：
32、
33、其中，為最大載荷，為加載時間，為最大加載時間；
34、準(zhǔn)靜態(tài)工況的仿真與計算：
35、
36、其中，為施加的外部載荷向量；
37、三點彎曲應(yīng)力的計算：
38、
39、其中，為三點彎曲應(yīng)力，為支點之間的距離，為待測樣品的寬度，為待測樣品的厚度；
40、撓度的計算：
41、
42、其中，為撓度，e為彈性模量，為界面慣性矩。
43、本專利技術(shù)具有如下有益效果：
44、高精度：本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案通過多尺度建模和界面效應(yīng)的考慮，使得仿真結(jié)果更加接近實際情況，能夠提供高精度的力學(xué)性能預(yù)測。
45、高效率：本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案通過自適應(yīng)網(wǎng)格劃分以及對有限元建模的優(yōu)化，顯著提高了仿真計算的效率，縮短了設(shè)計周期。
46、廣泛適用性：本專利技術(shù)所提供的技術(shù)方案適用于多種不同類型的泡沫夾芯復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，可以廣泛地應(yīng)用到多個工程領(lǐng)域。
47、并且，本專利技術(shù)還提供了一種電子設(shè)備，包括：
48、一個或多個處理器；
49、存儲器，其上存儲有一個或多個計算機程序，當(dāng)所述一個或多個計算機程序被所述一個或多個處理器執(zhí)行時，所述一個或多個處理器實現(xiàn)前述任意一項所述的復(fù)合材料性能仿真方法。
50、同時，本專利技術(shù)還提供了一種計算機可讀介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述任一項所述的復(fù)合材料性能仿真方法。
51、本專利技術(shù)的這些特點和優(yōu)點將會在下面的具體實施方式以及附圖中進行詳細的揭露。本專利技術(shù)最佳的實施方式或手段將結(jié)合附圖來詳盡表現(xiàn)，但并非是對本專利技術(shù)技術(shù)方案的限制。另外，在每個下文和附圖中出現(xiàn)的這些特征、要素和組件是具有多個，并且為了表示方便而標(biāo)記了不同的符號或數(shù)字，但均表示相同或相似構(gòu)造或功能的部件。
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1.一種復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述復(fù)合材料包括蒙皮層和夾芯層，所述復(fù)合材料性能仿真方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型的失效準(zhǔn)則為Hashin準(zhǔn)則或Puck準(zhǔn)則。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述夾芯層的材料本構(gòu)模型包括細觀力學(xué)模型和等效彈性模型，所述細觀力學(xué)模型為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述界面單元包括：厚度為0.01-0.1mm，黏結(jié)強度為5-20MPa，斷裂韌性為模式1下200-400，模式2下800-1200，失效準(zhǔn)則為基于混合模式的失效準(zhǔn)則下界面失效時的臨界能量釋放。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，對所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型建立的有限元模型為四邊形殼單元，網(wǎng)格尺寸為5至8mm；對所述夾芯層的材料本構(gòu)模型建立的有限元模型為六面體單元，網(wǎng)格尺寸為
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，對界面單元進行自適應(yīng)網(wǎng)格劃分包括如下步驟：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，基于有限元模型進行仿真分析與計算包括：
9.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：
10.一種計算機可讀介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至8中任一項所述的復(fù)合材料性能仿真方法。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述復(fù)合材料包括蒙皮層和夾芯層，所述復(fù)合材料性能仿真方法包括如下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型為：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述蒙皮層的材料本構(gòu)模型的失效準(zhǔn)則為hashin準(zhǔn)則或puck準(zhǔn)則。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述夾芯層的材料本構(gòu)模型包括細觀力學(xué)模型和等效彈性模型，所述細觀力學(xué)模型為：
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合材料性能仿真方法，其特征在于，所述界面單元包括：厚度為0.01-0.1mm，黏結(jié)強度為5-20mpa，斷裂韌性為模式1下200-400，模式2下800-1200，失效準(zhǔn)則為基于混合模式的失...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄒文斌，何鵬，魏斌，
申請(專利權(quán))人：杭州卡淶復(fù)合材料科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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