本發明涉及復合材料設計技術領域，具體涉及一種復合材料結構低速沖擊損傷確定方法及裝置。該方法包括以下步驟：載入設計模型及其設計參數，并加載基本方向失效判斷算法、纖維方向失效判斷算法以及分層失效判斷算法；按設定沖擊參數對設計模型施加低速沖擊載荷，根據基本方向失效判斷算法、纖維方向失效判斷算法以及分層失效判斷算法，判斷設計模型的失效形式和失效點；根據設計模型的失效形式和失效點，判斷設計模型的損傷位置。能夠解決現有的損傷算法對于低速沖擊條件下的復合材料損傷估計不準確的問題。

技術領域

本發明涉及復合材料設計技術領域，具體涉及一種復合材料結構低速沖擊損傷確定方法及裝置。

背景技術

復合材料層合板結構的層狀特點及其十分有限的塑性變形能力導致了在沖擊載荷作用下，其內部極易產生大量的損傷。特別在低能量沖擊作用下，層合板表并不出現損傷，或者出現輕微的損傷，但在其內部卻已經產生了大量的基體裂紋、大面積的層間脫層、少量的纖維斷裂和沖擊點下方局部的基體擠裂等形式的損傷。這些損傷對層合板的各方面性能都有非常重要的影響，例如極限強度、吸波能力、疲勞特性等。最棘手的問題是：低速沖擊損傷目視不可見，極易被檢測人員忽略；即使分層已經發生，如果層間還保持著接觸狀態，即使C掃描等手段也不易發現分層，因此其潛在危害巨大。

研究復合材料低速沖擊問題，對結構抗沖擊損傷能力進行合理分析及評價，對于結構的安全評估及實驗檢測都具有十分重要的意義。

隨著復合材料技術和損傷判定準則的發展，復合材料設計的商用軟件已逐漸用于復合材料結構設計過程中，但是商用軟件自帶的損傷算法對于低速沖擊條件下的復合材料損傷估計不準確，失效模式與實際差異很大，會導致最終設計的產品不能達到設計要求。

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種復合材料結構低速沖擊損傷確定方法及裝置，能夠解決現有的損傷算法對于低速沖擊條件下的復合材料損傷估計不準確的問題。

為達到以上目的，本發明采取的技術方案是：

一方面，本發明提供一種復合材料結構低速沖擊損傷確定方法，包括以下步驟：

載入設計模型及其設計參數，并加載基本方向失效判斷算法、纖維方向失效判斷算法以及分層失效判斷算法；

按設定沖擊參數對設計模型施加低速沖擊載荷，根據基本方向失效判斷算法、纖維方向失效判斷算法以及分層失效判斷算法，判斷設計模型的失效形式和失效點；

根據設計模型的失效形式和失效點，判斷設計模型的損傷位置。

在上述技術方案的基礎上，在加載基本方向失效判斷算法、纖維方向失效判斷算法以及分層失效判斷算法時，同時加載材料的剛度退化模型；

在判斷出設計模型的失效點后，根據剛度退化模型，在設計模型的失效點更新設計參數至退化參數，繼續對設計模型施加低速沖擊載荷；

達到低速沖擊載荷的設定沖擊參數后，根據所有設計模型的失效位置，確定設計模型的損傷面積。

在上述技術方案的基礎上，所述剛度退化模型包括纖維拉伸退化模型、纖維壓縮退化模型、基體拉伸退化模型、基體壓縮退化模型、拉伸分層退化模型和壓縮分層退化模型。

在上述技術方案的基礎上，纖維拉伸退化模型為E′₁＝0.07E₁；

纖維壓縮退化模型為E′₁＝0.14E₁；

基體拉伸退化模型為E′₂＝0.1E₂，G′₁₂＝0.1G₁₂，G′₂₃＝0.1G₂₃；