[发明专利]耐高温复合材料结构多失效模式损伤机理验证方法

说明书

耐高温复合材料结构多失效模式损伤机理验证方法，首先建立耐高温复合材料在各失效模式下的破坏机理模型，然后根据破坏机理模型建立耐高温复合材料元件损伤分析方法，对元件损伤响应进行分析，并通过实物试验对元件损伤分析方法进行修正，进而获得元件损伤响应规律，结合元件间理想连接关系，利用有限元方法对不同载荷工况下构件损伤响应进行分析，通过实物试验修正元件间连接关系，根据修正后元件间连接关系和元件损伤响应规律，利用有限元分析方法对组件、部段以及飞行器损伤响应进行分析，完成虚拟试验验证。本发明实现了复合材料结构件多层级多修正的虚拟试验验证方法，降低了验证周期和成本，提高了验证准确度。

技术领域

本发明涉及耐高温复合材料结构多失效模式损伤机理验证方法，属于结构设计领域。

背景技术

复合材料结构由于其轻质、相对低的费用和制造技术的发展，越来越广泛应用于飞行器结构件。飞行器结构件受载环境复杂，重量要求苛刻，因此需要进行验证以保证设计可靠度。传统的验证方法包括实物验证和仿真验证两种，实物验证周期长，成本高，传统仿真验证准确度低，不能真实反映结构设计水平。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供耐高温复合材料结构多失效模式损伤机理验证方法，实现了复合材料结构件多层级多修正的虚拟试验验证方法，降低了验证周期和成本，提高了验证准确度。

本发明的技术解决方案是：耐高温复合材料结构多失效模式损伤机理验证方法，包括以下步骤：

(1)建立耐高温复合材料在各失效模式下的破坏机理模型；

(2)根据破坏机理模型建立耐高温复合材料元件损伤分析方法，根据该分析方法对不同载荷工况下元件损伤响应进行分析；

(3)选取典型耐高温复合材料元件进行实物试验，得到步骤(2)所述各种载荷工况下对应的元件损伤响应数据；

(4)利用步骤(3)得到的元件损伤响应数据对步骤(2)的元件损伤分析方法进行修正；

(5)根据修正后的元件损伤分析方法获得元件损伤响应规律，基于元件损伤响应规律和元件间连接关系，利用有限元方法对不同载荷工况下构件损伤响应进行分析；

(6)选取典型耐高温复合材料构件进行实物试验，得到步骤(5)所述各种载荷工况下对应的构件损伤响应数据；

(7)利用步骤(6)得到的构件损伤响应数据对步骤(5)元件间连接关系进行修正，得到修正后的元件间连接关系；

(8)根据步骤(7)得到的修正后元件间连接关系和步骤(5)得到的元件损伤响应规律，利用有限元分析方法对不同载荷工况下组件、部段以及飞行器损伤响应进行分析，完成耐高温复合材料结构多层级多修正的虚拟试验验证。

所述步骤(2)中根据破坏机理模型建立耐高温复合材料元件损伤分析方法的步骤如下：

(2.1)建立耐高温复合材料在各失效模式下的破坏准则：

(a)纤维拉伸损伤，疲劳准则为：

其中σ_xx≥0；

(b)纤维压缩损伤，疲劳准则为：

其中σ_xx0；

(c)基纤剪切，疲劳准则为：

其中σ_xx0；

(d)基体开裂，疲劳准则为：

其中σ_yy≥0；