復(fù)合材料加筋板屈曲和損傷的虛擬測(cè)試技術(shù)研究.pdf

1、復(fù)合材料加筋板是一種典型的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件，在航天、航空等領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。虛擬測(cè)試技術(shù)融合了計(jì)算仿真技術(shù)、物理測(cè)試方法和基礎(chǔ)架構(gòu)，它只需要結(jié)合少量的物理試驗(yàn)就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件力學(xué)性能的分析和預(yù)報(bào)，能夠極大地縮短設(shè)計(jì)和試驗(yàn)周期、降低研制成本。本文在閱讀國內(nèi)外相關(guān)研究成果的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了復(fù)合材料加筋板屈曲和損傷的虛擬測(cè)試技術(shù)，建立了復(fù)合材料加筋板屈曲后屈曲快速計(jì)算的工程算法、屈曲和損傷精確模擬的數(shù)值模型，開發(fā)了虛擬測(cè)試系

2、統(tǒng)軟件平臺(tái)。
　　分析了復(fù)合材料加筋板的結(jié)構(gòu)形式和主要力學(xué)性能，以及加筋板設(shè)計(jì)過程中的試驗(yàn)需求，設(shè)計(jì)了復(fù)合材料加筋板虛擬測(cè)試系統(tǒng)總體方案和功能模型，確定了系統(tǒng)各組成部分和功能模塊，完成了系統(tǒng)與外部支撐軟件的集成接口設(shè)計(jì)。
　　建立了一種針對(duì)多種幾何結(jié)構(gòu)形式的復(fù)合材料加筋板屈曲后屈曲快速計(jì)算的工程算法。基于分段處理法，設(shè)計(jì)了工程算法總體框圖；基于經(jīng)典層合板理論、等效剛度法、有效寬度法等，建立加筋板的等效剛度矩陣模型和各屈曲模式

3、下屈曲載荷和破壞載荷計(jì)算的數(shù)學(xué)模型。給出 I型、T型兩種類型加筋板求解算例，并將計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)和數(shù)值結(jié)果比較分析，驗(yàn)證了該算法的正確性，實(shí)現(xiàn)了參數(shù)化、自動(dòng)化的屈曲模態(tài)判斷、屈曲載荷和破壞載荷的預(yù)估計(jì)算。
　　建立了綜合考慮層內(nèi)細(xì)觀損傷和脫粘損傷的復(fù)合材料加筋板屈曲和損傷分析的數(shù)值模型。基于Python腳本的二次開發(fā)，建立了復(fù)合材料加筋板的參數(shù)化有限元模型；基于引入連續(xù)損傷變量的漸進(jìn)剛度退化模式以及應(yīng)變描述的損傷準(zhǔn)則，建立了漸進(jìn)損傷

4、分析模型；基于UMAT子程序的二次開發(fā)，將漸進(jìn)損傷模型嵌入到有限元模型。通過算例的數(shù)值結(jié)果與物理試驗(yàn)和工程計(jì)算的對(duì)比分析，驗(yàn)證了該模型的合理有效性，能夠準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)加筋板屈曲模態(tài)、屈曲載荷和破壞載荷、后屈曲平衡路徑、蒙皮筋條以及膠結(jié)層的損傷演化過程。
　　設(shè)計(jì)了復(fù)合材料加筋板虛擬測(cè)試系統(tǒng)軟件平臺(tái)的體系結(jié)構(gòu)和技術(shù)流程，開發(fā)了系統(tǒng)軟件平臺(tái)，建立了相關(guān)支撐數(shù)據(jù)庫和知識(shí)庫，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料加筋板工程計(jì)算、虛擬試驗(yàn)和物理試驗(yàn)的集成，并通過虛擬測(cè)