[发明专利]一种含脱层复合材料层合结构剩余承载强度的计算方法

权利要求书

1.一种含脱层复合材料层合结构剩余承载强度的计算方法，其特征在于，所述的计算方法包括以下步骤：

S1、针对含贯穿脱层损伤的复合材料层合板，确定复合材料层合结构的铺层方式以及单层板的材料参数；

S2、针对贯穿矩形脱层的X方向的发生位置，将层合板划分为若干个子板，其中，X方向为脱层所在平面的X方向，针对贯穿矩形脱层的垂直脱层所在平面Z方向的发生位置，将层合板划分为若干个子区域，确定脱层处于的位置、以脱层为界线的上下两个区域含有的单层板的层数u以及脱层距离层合板右端的距离，其中，Z方向为垂直脱层所在平面的方向；

所述的步骤S2中将层合板划分为若干个子板过程如下：

S21、从层合板左边界到第一个脱层出现为第一个子板，从第一个脱层出现的位置到第二个脱层出现的位置为第二个子板，如果第一个脱层开始到结束的位置没有第二个脱层出现，则第一个脱层开始到结束的位置为第二个子板，从第二个子板结束的地方到右边最邻近的一个脱层开始或结束的地方为第三个子板，以此类推，如果第N个脱层开始到结束的位置没有第N+1个脱层出现，则第N个脱层开始到结束的位置为第N+1个子板；

S22、子板中如果含有脱层，则根据脱层将这个子板分为若干个子区域，从层合板的上边界到第一个脱层为第一个子区域，第一个脱层到第二个脱层为第二个子区域，以此类推，如果第M个脱层开始到结束的位置没有第M+1个脱层出现，则第M个脱层开始到结束的位置为第M+1个子区域；

S3、计算每个子板中每个子区域的弯曲刚度、拉伸刚度以及拉弯耦合刚度；通过下面的公式计算子区域的拉伸、弯曲以及耦合刚度：

Q₁₂＝μ₁₂Q₂₂＝μ₂₁Q₁₁,

Q₆₆＝G₁₂,μ₁₂E₂₂＝μ₂₁E₁₁,c＝cosθ,s＝sinθ

其中，Q₁₁为脱层所在平面X方向的退缩刚度系数，Q₂₂为脱层所在平面X方向的退缩刚度系数，Q₁₂为脱层所在平面X、Y方向的耦合退缩刚度系数，Q₆₆为剪切退缩刚度系数，c、s分别为层合板铺设角的余弦、正弦值，为第k层变换刚度系数，其中，m＝1、2、6，n＝1、2、6，k＝1、2…u，为第k层所在平面X方向变换刚度系数，为第k层所在平面X方向的变换刚度系数，为第k层所在平面X、Y方向的耦合变换刚度系数，为第k层剪切变换刚度系数,z_k为第k层单层板垂直于复合材料层合板的脱层所在平面Z方向的坐标值，z_k-1为第k-1层单层板垂直于复合材料层合板所在平面Z方向的坐标值，

其中，[A_mn]为拉伸刚度矩阵，[D_mn]为其弯曲刚度矩阵，[B_mn]为其拉弯耦合刚度矩阵，A₁₁为X方向拉力与坐标z＝0的面的X方向拉伸应变间的刚度系数，A₁₂为X方向拉力与坐标z＝0的面的Y方向拉伸应变间的刚度系数，A₂₂为Y方向拉力与坐标z＝0的面的Y方向拉伸应变间的刚度系数，B₁₁为X方向拉伸与X方向的弯曲之间的耦合刚度系数，B₁₂为X方向拉伸与Y方向的弯曲之间的耦合刚度系数，B₂₂为Y方向拉伸与Y方向的弯曲之间的耦合刚度系数，D₁₁为X方向弯矩与X方向曲率间的刚度系数，D₁₂为X方向弯矩与Y方向曲率间的刚度系数，D₂₂为Y方向弯矩与Y方向曲率间的刚度系数；

S4、将一个子板的所有子区域的弯曲刚度、拉伸刚度以及拉弯耦合刚度相加等效为一个不含脱层的完整子板；

S5、建立用挠度表示的平衡微分方程；

S6、利用定解条件进行迭代求解，将满足平衡微分方程以及定解条件的最小的解作为该脱层层合板的临界屈曲荷载。