南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院孫志剛獲國家專利權
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龍圖騰網獲悉南京航空航天大學;南京航空航天大學無錫研究院申請的專利復合材料宏細觀漸進失效分析方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN118983028B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-09-12發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202410968125.7,技術領域涉及:G16C60/00;該發明授權復合材料宏細觀漸進失效分析方法是由孫志剛;杜笑宇;肖瀚民;潘磊;牛序銘;宋迎東設計研發完成,并于2024-07-18向國家知識產權局提交的專利申請。
本復合材料宏細觀漸進失效分析方法在說明書摘要公布了:本發明公開了復合材料宏細觀漸進失效分析方法,包括:根據復合材料的性能參數建立有限元RVE細觀模型;通過改進應力放大系數法,將復合材料的宏觀部件的宏觀應力轉換為微觀水平上的局部應力;基于復合材料各個組分的性能參數,建立對應的失效模型,并對復合材料的宏觀部件進行漸進失效分析。本發明能夠應用于拉伸、彎曲、扭轉載荷以及復合載荷形式下的復合材料的宏觀部件漸進失效模擬分析,對復合材料的宏觀部件的研究設計具有重要意義。
本發明授權復合材料宏細觀漸進失效分析方法在權利要求書中公布了:1.復合材料宏細觀漸進失效分析方法,其特征在于:包括如下操作: 步驟1,根據復合材料組分性能測試試驗獲得復合材料各個組分的性能參數; 步驟2,根據復合材料的性能參數建立有限元RVE細觀模型; 步驟3,在復合材料有限元RVE細觀模型上選取各個組分的參考點,通過改進應力放大系數法,采用ABAQUS有限元軟件計算求解出有限元RVE細觀模型上的各個組分的參考點的機械應力放大系數Mσ和熱應力放大系數Aσ; 步驟4,利用有限元RVE細觀模型對復合材料宏觀力學性能進行模擬,預測出正交各向異性復合材料初始宏觀彈性常數,包括E11,E22,E33,μ12,μ13,μ23,G12,G13,G23; 步驟5,將初始宏觀彈性常數賦予宏觀部件并施加宏觀載荷增量進行計算,獲得宏觀部件每個單元的應力狀態; 步驟6,將宏觀部件每個單元的應力狀態作為有限元RVE細觀模型的應力邊界條件,帶入溫度變化值ΔT,求解獲得各組分參考點的細觀應力; 步驟7,將各組分參考點的細觀應力帶入對應的失效準則,判斷參考點的失效情況,根據失效情況,對復合材料的宏觀彈性常數進行折減,并替換步驟4中的初始宏觀彈性常數,返回步驟4直至宏觀部件完全失效; 步驟8,將步驟1至步驟7的宏觀部件的失效分析過程通過Fortran語言編寫出復合材料宏細觀漸進失效分析VUMAT子程序; 所述復合材料包括纖維、基體、和涂層,建立的有限元RVE細觀模型包括纖維失效模型、基體失效模型和涂層和基體間的界面損傷失效模型, 其中,纖維失效模型采用三維的Hashin準則,具體包括: 纖維軸向拉伸失效,σ11≥0: 纖維軸向壓縮失效,σ11<0: 其中,XT為纖維拉伸強度,XC為纖維壓縮強度,S12為纖維剪切強度,σ11為纖維所受的軸向應力,σ12和σ13為纖維所受的剪切應力; 基體失效模型采用Mises準則,其中Mises等效應力表示為: 其中,為有限元分析中積分點的宏觀應力,σx、σy、σz為基體在三個坐標軸方向所受的正應力,τxy、τyz、τzx為基體在三個坐標軸方向所受的剪應力; 界面損傷失效模型包括: 采用二次破壞準則評估界面損傷情況; 當內聚力單元滿足二次破壞準則后,使用Benzeggagh-Kenane準則定義混合應力模式下的損傷演化; 所述步驟3中采用ABAQUS有限元軟件計算求解出有限元RVE細觀模型上的各個組分的參考點的機械應力放大系數Mσ和熱應力放大系數Aσ,計算表達式為: 其中,為有限元分析中積分點的宏觀應力,σk為細觀參考點k的微應力,Mσ為參考點k的機械應力放大系數,Aσ為參考點k的熱應力放大系數,ΔT為零熱應力溫度與環境溫度的差值。
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