CN113435078A - 一种复合材料层合板冲击损伤评估方法 - Google Patents

一种复合材料层合板冲击损伤评估方法 Download PDF

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Abstract

本申请属于复合材料层合板冲击损伤评估领域，具体涉及一种复合材料层合板冲击损伤评估方法，包括：当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域；当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域；当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域；基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估。

Description

一种复合材料层合板冲击损伤评估方法
技术领域
本申请属于复合材料层合板冲击损伤评估领域，具体涉及一种复合材料层合板冲击损伤评估方法。
背景技术
复合材料层合板具有多方面的优异性能，在工程领域具有广泛的应用，但其在生产、运输、装配、使用和维护过程中，极容易遭受冲击损伤，使其表面产生凹坑，以及使其内部结构产生分层损伤，致使其压缩剩余强度被严重削弱。
在复合材料层合板遭受冲击损伤时，确定其压缩剩余强度对于指导复合材料层合板的安全使用具有十分重要的显示意义，当前，对于遭受冲击损伤的复合材料层合板，多是通过建立精确的有限元分析模型进行计算确定其压缩剩余强度，该种技术方案，虽然可以保证计算结果的准确性，但由于复合材料层合板遭受冲击损伤的大小及其形状各异，建立精确的有限元分析模型费时、费力，效率较低，难以满足工程上对遭受冲击损伤复合材料层合板压缩剩余强度快速评估的需要。
鉴于上述技术缺陷的存在提出本申请。
需注意的是，以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的发明构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
发明内容
本申请的目的是提供一种复合材料层合板冲击损伤评估方法，以克服或减轻已知存在的至少一方面的技术缺陷。
本申请的技术方案是：
一种复合材料层合板冲击损伤评估方法，包括：
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域；
基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域具体为：
δd＝δ；
Figure BDA0003082045000000021
其中，
δd为当量化凹坑区域的深度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Dd为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域，具体为：
Figure BDA0003082045000000022
Figure BDA0003082045000000023
其中，
Figure BDA0003082045000000031
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure BDA0003082045000000032
为复合材料层合板的厚度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Figure BDA0003082045000000033
为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域，具体为：
叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，得到当量化的分层损伤区域。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，得到当量化的分层损伤区域，具体为：
对叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影区域进行椭圆包络，得到当量化的分层损伤区域。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，还包括：
将当量化的分层损伤区域当量分布在
Figure BDA0003082045000000034
位置处；
其中，
Figure BDA0003082045000000035
为复合材料层合板的厚度。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估，具体为：
构建复合材料层合板有限元分析模型，在其上构建当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域，得到复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域的材料性能参数进行折减，评估复合材料层合板冲击损伤。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述材料性能参数包括材料弹性参数、强度参数、断裂韧度参数。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，当量化凹坑区域的材料性能参数的折减系数为10-6。
根据本申请的至少一个实施例，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减系数为
Figure BDA0003082045000000041
其中，
A、B为当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减参数；
Figure BDA0003082045000000042
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure BDA0003082045000000043
为复合材料层合板的厚度。
附图说明
图1是本申请实施例提供的复合材料层合板冲击损伤评估方法的流程图；
图2是本申请实施例提供的当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域的示意图；
图3是本申请实施例提供的当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域的过程示意图；
图4是本申请实施例提供的构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型的示意图。
为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；此外，附图用于示例性说明，其中描述位置关系的用语仅限于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
具体实施方式
为使本申请的技术方案及其优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案作进一步清楚、完整的详细描述，可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅是本申请的部分实施例，其仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分，其他相关部分可参考通常设计，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合以得到新的实施例。
此外，除非另有定义，本申请描述中所使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内一般技术人员所理解的通常含义。本申请描述中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“中心”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等表示方位的词语仅用以表示相对的方向或者位置关系，而非暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，当被描述对象的绝对位置发生改变后，其相对位置关系也可能发生相应的改变，因此不能理解为对本申请的限制。本申请描述中所使用的“第一”、“第二”、“第三”以及类似用语，仅用于描述目的，用以区分不同的组成部分，而不能够将其理解为指示或暗示相对重要性。本申请描述中所使用的“一个”、“一”或者“该”等类似词语，不应理解为对数量的绝对限制，而应理解为存在至少一个。本申请描述中所使用的“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。
此外，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，在本申请的描述中使用的“安装”、“相连”、“连接”等类似词语应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，领域内技术人员可根据具体情况理解其在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图4对本申请做进一步详细说明。
一种复合材料层合板冲击损伤评估方法，包括：
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域；
基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估。
对于上述实施例公开的复合材料层合板冲击损伤评估方法，领域内技术人员可以理解的是，其基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估，可满足工程上对遭受冲击损伤复合材料层合板压缩剩余强度准确性及速度上的需求。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域具体为：
δd＝δ；
Figure BDA0003082045000000061
其中，
δd为当量化凹坑区域的深度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Dd为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域，具体为：
Figure BDA0003082045000000071
Figure BDA0003082045000000072
其中，
Figure BDA0003082045000000073
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure BDA0003082045000000074
为复合材料层合板的厚度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Figure BDA0003082045000000075
为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域，具体为：
叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，也可通过无损检测直接测得，得到当量化的分层损伤区域。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，得到当量化的分层损伤区域，具体为：
对叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影区域进行椭圆包络，得到当量化的分层损伤区域。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，还包括：
将当量化的分层损伤区域当量分布在
Figure BDA0003082045000000076
位置处，即将其当量分布在最危险位置处；
其中，
Figure BDA0003082045000000077
为复合材料层合板的厚度。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估，具体为：
构建复合材料层合板有限元分析模型，在其上构建当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域，得到复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域的材料性能参数进行折减，评估复合材料层合板冲击损伤。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，所述材料性能参数包括材料弹性参数、强度参数、断裂韧度参数。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，当量化凹坑区域的材料性能参数的折减系数为10-6。
在一些可选的实施例中，上述的复合材料层合板冲击损伤评估方法中，当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减系数为
Figure BDA0003082045000000081
其中，
A、B为当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减参数，A＝6，
B＝6～7；
Figure BDA0003082045000000082
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure BDA0003082045000000083
为复合材料层合板的厚度。
说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，领域内技术人员应该理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式，在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，包括：
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域；
当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域；
基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估。
2.根据权利要求1所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑区域具体为：
δd＝δ；
Figure FDA0003082044990000011
其中，
δd为当量化凹坑区域的深度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Dd为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
3.根据权利要求1所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述当量化复合材料层合板冲击损伤的凹坑损伤区域，具体为：
Figure FDA0003082044990000012
Figure FDA0003082044990000021
其中，
Figure FDA0003082044990000022
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure FDA0003082044990000023
为复合材料层合板的厚度；
δ为复合材料层合板冲击损伤凹坑的深度；
Figure FDA0003082044990000024
为当量化凹坑区域的直径；
D1为复合材料层合板冲击损伤凹坑的直径。
4.根据权利要求1所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述当量化复合材料层合板冲击损伤的分层损伤区域，具体为：
叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，得到当量化的分层损伤区域。
5.根据权利要求3所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影，得到当量化的分层损伤区域，具体为：
对叠加复合材料层合板各层冲击损伤的投影区域进行椭圆包络，得到当量化的分层损伤区域。
6.根据权利要求3所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
还包括：
将当量化的分层损伤区域当量分布在
Figure FDA0003082044990000025
位置处；
其中，
Figure FDA0003082044990000031
为复合材料层合板的厚度。
7.根据权利要求1所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述基于当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域构建复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对复合材料层合板冲击损伤进行评估，具体为：
构建复合材料层合板有限元分析模型，在其上构建当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域，得到复合材料层合板冲击损伤有限元分析模型，对当量化的凹坑区域、凹坑损伤区域、分层损伤区域的材料性能参数进行折减，评估复合材料层合板冲击损伤。
8.根据权利要求6所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
所述材料性能参数包括材料弹性参数、强度参数、断裂韧度参数。
9.根据权利要求6所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
当量化凹坑区域的材料性能参数的折减系数为10-6。
10.根据权利要求6所述的复合材料层合板冲击损伤评估方法，其特征在于，
当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减系数为
Figure FDA0003082044990000032
其中，
A、B为当量化凹坑损伤区域的材料性能参数的折减参数；
Figure FDA0003082044990000033
为当量化凹坑损伤区域的深度；
Figure FDA0003082044990000034
为复合材料层合板的厚度。
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