[发明专利]复合材料反对称包裹方管压溃特性分析方法

权利要求书

1.一种复合材料反对称包裹方管压溃特性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：结构描述与坐标定义；

步骤二：计算复合材料的极限应力与弹性模量；

步骤三：计算屈服膜力与单位长度塑性极限弯矩；

步骤四：计算复合材料反对称包裹方管中超折叠单元耗散的能量；

步骤五：计算最终有效压溃距离与最终折叠角度；

步骤六：计算平均压溃力；

步骤二中所述计算复合材料极限应力与弹性模量，具体步骤如下：

步骤1：

当在复合材料的两端施加一个大小为F的拉伸作用力时，拉伸状态下的复合材料极限应力为：

式中，σ_t(θ₁)为拉伸状态下的复合材料极限应力，X_t表示复合材料主方向的拉伸强度；Y_t表示垂直于复合材料主方向的拉伸强度；S为剪切强度，θ₁为作用力与复合材料纤维的夹角；

步骤2：

当在复合材料的两端施加一个大小为F的压缩作用力时，压缩状态下的复合材料极限应力σ_c(θ₁)为：

式中，σ_c(θ₁)为压缩状态下的复合材料的极限应力，X_c表示复合材料主方向的压缩强度；Y_c表示垂直于复合材料主方向的压缩强度；

步骤3：

根据复合材料的坐标转换公式，计算拉伸方向的弹性模量E(θ₁)

其中，E(θ₁)为拉伸方向的弹性模量，E₁为沿复合材料主方向拉伸的弹性模量；E₂为垂直于复合材料主方向拉伸的弹性模量；G₁₂为剪切模量；ν₂₁为面内泊松比；

步骤4：计算各方向的极限应力

复合材料主要的拉伸和弯曲的方向有：沿x，y轴和z轴弯曲，其中沿y轴弯曲与沿x轴弯曲时受力相同，故下面只分析沿x轴与z轴弯曲情况；沿x轴的拉伸；

当复合材料沿着z方向受拉伸或压缩时，取公式(1)和公式(2)中θ₁＝θ，即

σ_z,t＝σ_t(θ)σ_z,c＝σ_c(θ) (4)

其中，σ_z,t为沿z方向拉伸时复合材料的极限应力，σ_z,c为沿z方向压缩时复合材料的极限应力；θ为复合材料反对称包裹方管中纤维与方管轴向的夹角；

当复合材料沿x轴拉伸或者压缩时，取公式(1)和公式(3)中θ₁＝π/2-θ，即

其中，σ_x,t为沿x方向拉伸时复合材料的极限应力，E_x为沿x方向拉伸时复合材料的弹性模量。