CN117727406B - 基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅的软膜‑复合材料相互作用分析方法及装置。方法包括：基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根光纤光栅分别平行地埋置于目标软膜的不同厚度处，以测量目标软膜在相应厚度处的正应变；将每个最大剪应力和最小剪应力进行组合，得到脱粘时目标软膜和目标复合材料界面间的剪应力场；将剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用。本申请，可以准确确定脱粘阶段软膜与复合材料界面间的剪应力场，提高软膜与复合材料之间相互作用的计算精度。

Description

基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，特别涉及一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置。

背景技术

复合材料被广泛应用于航天器中，尤其是复合材料网格结构，更是作为航天器的主承力结构。而网格结构通常需要使用软模进行固化，软模具有优良的热稳定性、良好的耐久性及成模方便等优点。但是，由于软膜的热膨胀系数较高，因此，在利用软膜生成复合材料网格结构时，尤其是复合材料脱粘阶段，软膜与复合材料之间的界面处会产生较大的剪应力。

由于剪应力的存在会影响复合材料网格结构筋条的截面形状，因此，为了准确仿真筋条的截面尺寸，在利用有限元模型分析软膜与复合材料之间的相互作用时，需要将脱粘阶段软膜与复合材料界面间的剪应力作为有限元模型的输入。

因此，目前亟待需要一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置来解决上述技术问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置，可以准确确定脱粘阶段软膜与复合材料界面间的剪应力场，提高软膜与复合材料之间相互作用的计算精度。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法，包括：

基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根所述光纤光栅分别平行地埋置于所述目标软膜的不同厚度处，以用于测量所述目标软膜在相应厚度处的正应变；

将每个所述最大剪应力和每个所述最小剪应力进行组合，得到所述目标复合材料脱粘时，所述目标软膜和所述目标复合材料界面间的剪应力场；

将所述剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用。

第二方面，本发明实施例还提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置，包括：

确定单元，用于基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根所述光纤光栅分别平行地埋置于所述目标软膜的不同厚度处，以用于测量所述目标软膜在相应厚度处的正应变；

组合单元，用于将每个所述最大剪应力和每个所述最小剪应力进行组合，得到所述目标软膜和所述目标复合材料界面间的剪应力场；

计算单元，用于将所述剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用。

第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本说明书任一实施例所述的方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行本说明书任一实施例所述的方法。

本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置。通过沿目标软膜的厚度方向依次埋设多根光纤光栅，可以利用每根光纤光栅的测量数据计算复合材料脱粘阶段，不同厚度处目标软膜和目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力。然后将计算出的各个最大剪应力和最小剪应力进行组合，可以准确确定沿厚度方向，软膜与复合材料界面间的剪应力场。将该剪应力场作为有限元模型的输入，可以提高有限元模型的准确性，进而提高软膜与复合材料之间相互作用的计算精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的一种电子设备的硬件架构图；

图3是本发明一实施例提供的一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置的结构图；

图4是本发明一实施例提供的沿目标软膜厚度方向依次埋设多根光纤光栅后的立体示意图；

图5是本发明一实施例提供的沿目标软膜厚度方向依次埋设多根光纤光栅后的截面示意图

图6是本发明一实施例提供的有限元模型中软膜、等效材料和复合材料的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法，该方法包括：

步骤100，基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根光纤光栅分别平行地埋置于目标软膜的不同厚度处，以用于测量目标软膜在相应厚度处的正应变；

步骤102，将每个最大剪应力和每个最小剪应力进行组合，得到目标复合材料脱粘时，目标软膜和目标复合材料界面间的剪应力场；

步骤104，将剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用。

该实施例中，通过沿目标软膜的厚度方向依次埋设多根光纤光栅，可以利用每根光纤光栅的测量数据计算复合材料脱粘阶段，不同厚度处目标软膜和目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力。然后将计算出的各个最大剪应力和最小剪应力进行组合，可以准确确定沿厚度方向，软膜与复合材料界面间的剪应力场。将该剪应力场作为有限元模型的输入，可以提高有限元模型的准确性，进而提高软膜与复合材料之间相互作用的计算精度。

下面描述图1所示的各个步骤的执行方式。

首先，针对步骤100，目标软膜的材质可以是硅胶，在硅胶目标软膜浇筑阶段，将多根光纤光栅平行地埋置于软模的不同厚度处，使光纤光栅固化在目标软模中。目标软模成型后，给定目标复合材料固化制度，可以获得目标软模在该固化制度下不同厚度处的应变变化，得到多组测量数据。

如图4和图5所示，分别为沿目标软膜厚度方向依次埋设多根光纤光栅后的立体示意图和截面示意图。从图中可知，优选每根光纤光栅分别沿目标软膜的厚度方向等间隔分布，保证后续得出的剪应力场更加连续和均匀。此外，图4和图5中沿厚度方向埋设3根光纤光栅只是示意作用，用户可以根据目标软膜的总厚度和计算精度的要求自主确定光纤光栅的数量，本申请并不以此为限。

在一些实施方式中，沿目标软膜的长度方向上，每根光纤光栅上均设置有多个测点；

基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力，包括：

针对目标软膜的每个厚度处，均执行：

步骤A1，基于该厚度处光纤光栅的测量数据，确定应力传递区域的前沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第一正应变，以及应力传递区域的后沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第二正应变；应力传递区域为目标软膜与目标复合材料界面间剪应力呈指数上升的区域；

步骤A2，将每个第一正应变的平均值作为该厚度处脱粘前的正应变峰值，以及将每个第二正应变的平均值作为该厚度处脱粘后的正应变谷值；

步骤A3，基于正应变峰值、正应变谷值、该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；

步骤A4，基于该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量以及该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的滑动应变率，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力。

针对步骤A1，目标复合材料多为树脂，树脂固化使得目标软膜与目标复合材料粘接，固化结束以后，降温时目标软膜长度方向的收缩变形远大于目标复合材料，因此受到拉伸方向的界面剪应力。当这个剪应力大于最大剪应力时，目标复合材料发生脱粘现象。脱粘首先发生在目标软膜的边缘，然后向目标软膜中心移动，应力传递区域的前沿到达光纤光栅测点所在位置时，目标软膜内部的正应变达到最大值。完全脱粘以后，应力传递区域的后沿达到光纤光栅测点所在位置时，目标软膜的内部正应变降到最小值。

针对步骤A3，最大剪应力是通过如下公式计算得到的：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；/>为该厚度处的正应变峰值；/>为该厚度处的正应变谷值；H为该厚度处光纤光栅所在位置与目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；/>为应力传递区域的长度。

针对步骤A4，目标复合材料脱粘以后，目标软膜与目标复合材料之间只存在滑动摩擦力作用，某点的滑动摩擦应变与其所处位置到目标软膜端点的距离成正比且与温差及热膨胀系数无关。

因此，最小剪应力可以通过如下公式计算得到：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力；H为该厚度处光纤光栅所在位置与目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；dε/dx为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的滑动应变率。

此外，滑动应变率是通过拟合该厚度处光纤光栅在不同测点处测得的正应变与位置的斜率得到。

然后，针对步骤102，计算出每个厚度处的最大剪应力和最小剪应力后，对每个厚度处的计算值进行组合，即可得到目标复合材料脱粘时，目标软膜和目标复合材料界面间的剪应力场。

最后，针对步骤104，将计算出的剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，可以提高模型在脱粘阶段（即降温阶段）的准确性。

还需要说明的是，在目标复合材料从被加热到固化的阶段（即升温固化阶段），目标软膜和目标复合材料之间也存在剪切力，该阶段的剪切力也需要提前通过试验的方法确定出来，并一起输入到有限元模型中。该部分不是本申请的重点研究内容，此处不再赘述。

此外，发明人在研究中还发现：在利用目标软膜结构生成目标复合材料时，由于目标软膜在固化过程中变形较大，因此，需要在目标软膜和目标复合材料之间预留工艺间隙。由于工艺间隙的存在，在有限元仿真的初始阶段，目标软膜与目标复合材料并不接触，进而导致软模-目标复合材料之间的相互作用计算复杂。而随着固化的进行，几何结构突然接触，导致计算过程严重不连续迭代，计算效率严重下降，甚至不收敛。

为了解决上述问题，发明人提出在构建有限元模型时，可以采用等效材料代替工艺间隙，进而将固化过程中的几何不连续问题转化为材料的非线性问题，提高计算效率。具体实现过程为：

基于目标软膜、目标复合材料以及预设的等效材料构建有限元模型，如图6所示，为有限元模型中软膜、等效材料和复合材料的结构示意图。从图中可以看出，等效材料用于模拟利用目标软膜生成目标复合材料网格结构时所需的工艺间隙。

此外，该等效材料的参数包括材料厚度、模量和热膨胀系数；

在利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用时，根据等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数。

在一些实施方式中，基于该等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数，包括：

步骤B1，将等效材料划分为多个子区域，并给定每个子区域一个初始厚度、初始模量和初始热膨胀系数；

步骤B2，确定有限元模型的增量步；

步骤B3，在利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用时，每增加一个增量步，均对每个子区域执行如下操作：

获取该子区域的当前应变，并判断该当前应变是否大于预设的应变阈值；若是，则将该子区域中等效材料的模量更新为目标软膜的模量，以及将该子区域中等效材料的热膨胀系数更新为目标软膜的热膨胀系数；若否，则不更新。

下面具体分析步骤B1~B3的实现过程：

首先，针对步骤B1，子区域的个数越多，计算精度越高，但计算量也越大。反之，计算精度下降，计算速度提升。因此，本申请不对子区域的个数做具体限定。

在一些实施方式中，等效材料的初始厚度大于工艺间隙。这是因为等效材料需要模拟工艺间隙从初始状态被压缩至消失的过程，若等效材料的初始厚度等于或小于工艺间隙，则在有限元分析过程中，会出现等效材料厚度被压缩至0的情况，导致等效材料的单元矩阵奇异无法求解。因此，需要保证等效材料的初始厚度大于工艺间隙，保证在有限元分析过程中，等效材料的厚度不被压缩至0，保证有限元分析过程的有效求解。

当然，等效材料的初始厚度也不能过大，否则会侵占部分软模材料的空间，因此，为了减少等效材对硅胶软模的影响，等效材料初始厚度不宜过厚。

在一些实施方式中，等效材料的初始厚度是通过如下公式计算得到的：

式中，为等效材料的初始厚度；/>为工艺间隙，/>为预设的应变阈值。

采用上述公式计算等效材料的初始厚度，既不会出现等效材料的厚度被压缩至0的情况，还可以保证等效材料的厚度不会过于大，占用较小的目标软膜空间，保证有限元分析的正常求解。

另外，应变阈值的含义为等效材料在受压工况下，等效材料性能转变的临界应变值的绝对值，应变阈值为无量纲参数，取值范围为0＜k＜1，结合有限元分析特性，k值优选0.8~0.9中的任意值。

在一些实施方式中，初始模量小于目标软膜的模量，优选目标软膜模量的千分之一。此外，等效材料的初始热膨胀系数优选为零。

上述设置方式的好处为：在固化初期，目标软膜和目标复合材料是基本不接触的，所以设置一种性能较弱的材料，弱到等效材料与目标软膜和目标复合材料之间的相互作用力可以忽略不计，这是符合实际固化过程的。当然，用户也可以根据需要自主设定等效材料的初始参数，本申请不做具体限定。

然后，针对步骤B2，确定有限元模型的增量步。该增量步不能大于增量步阈值，增量步阈值的计算公式为：

式中，为增量步阈值；/>为增量步系数，优选10；/>为工艺间隙；/>为目标软模的边缘到中心点的平均距离；/>为目标软膜的热膨胀系数；/>为目标复合材料的厚度；/>为目标复合材料2方向的热膨胀系数；/>为目标复合材料的玻璃态转化温度与室温的温差。

在该步骤中，有限元模型需要及时捕捉等效材料的性能变化点，因此增量步不能过大。过大的增量步会使得有限元分析步无法及时捕捉到等效材料性能变化点；同时，增量步过小会导致计算迭代次数过高，整体计算时长过长的问题。通过上式确定出增量步阈值后，只要在该范围内选择增量步，就可以准确捕捉等效材料性能变化点。当然，增量步优选增量步阈值，以保证有限元分析步可以捕捉到等效材料性能变化点的同时尽量减少迭代次数。

最后，针对步骤B3，随着固化过程的推进，等效材料会发生应变，因此，需要不断更新每个子区域中等效材料的模量和热膨胀系数。

该步骤通过实时获取每个子区域的应变，当某个区域的应变大于应变阈值时，则将该区域的模量更新为目标软膜的模量，以及将该子区域中等效材料的热膨胀系数更新为目标软膜的热膨胀系数，直至每个子区域均更新完完毕。该种更新方式相当于将目标复合材料作为一种性能突变的材料，将固化过程中的几何不连续问题转化为材料的非线性问题，提高计算效率。

如图2、图3所示，本发明实施例提供了一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置。装置实施例可以通过软件实现，也可以通过硬件或者软硬件结合的方式实现。从硬件层面而言，如图2所示，为本发明实施例提供的一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置所在电子设备的一种硬件架构图，除了图2所示的处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的电子设备通常还可以包括其他硬件，如负责处理报文的转发芯片等等。以软件实现为例，如图3所示，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在电子设备的CPU将非易失性存储器中对应的计算机程序读取到内存中运行形成的。

本实施例提供的一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置，包括：

确定单元300，用于基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根光纤光栅分别平行地埋置于目标软膜的不同厚度处，以用于测量目标软膜在相应厚度处的正应变；

组合单元302，用于将每个最大剪应力和每个最小剪应力进行组合，得到目标复合材料脱粘时，目标软膜和目标复合材料界面间的剪应力场；

计算单元304，用于将剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用。

在一些实施方式中，沿目标软膜的长度方向上，每根光纤光栅上均设置有多个测点；确定单元300用于执行如下操作：

针对目标软膜的每个厚度处，均执行：

基于该厚度处光纤光栅的测量数据，确定应力传递区域的前沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第一正应变，以及应力传递区域的后沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第二正应变；应力传递区域为目标软膜与目标复合材料界面间剪应力呈指数上升的区域；

将每个第一正应变的平均值作为该厚度处脱粘前的正应变峰值，以及将每个第二正应变的平均值作为该厚度处脱粘后的正应变谷值；

基于正应变峰值、正应变谷值、该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；

基于该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量以及该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的滑动应变率，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力。

在一些实施方式中，确定单元300是通过如下公式确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力的：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；/>为该厚度处的正应变峰值；/>为该厚度处的正应变谷值；H为该厚度处光纤光栅所在位置与目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；/>为应力传递区域的长度。

在一些实施方式中，确定单元300是通过如下公式确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力的：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力；H为该厚度处光纤光栅所在位置与目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；dε/dx为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的滑动应变率。

在一些实施方式中，滑动应变率是通过拟合该厚度处光纤光栅在不同测点处测得的正应变与位置的斜率得到。

在一些实施方式中，预先构建的有限元模型是基于目标软膜、目标复合材料以及预设的等效材料构建的，等效材料用于模拟利用目标软膜生成目标复合材料网格结构时所需的工艺间隙。

在一些实施方式中，等效材料的参数包括材料厚度、模量和热膨胀系数；

在利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用时，还包括：

根据等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数。

可以理解的是，本发明实施例示意的结构并不构成对一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置的具体限定。在本发明的另一些实施例中，一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置可以包括比图示更多或者更少的部件，或者组合某些部件，或者拆分某些部件，或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件、软件或者软件和硬件的组合来实现。

上述装置内的各模块之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本发明方法实施例基于同一构思，具体内容可参见本发明方法实施例中的叙述，此处不再赘述。

本发明实施例还提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本发明任一实施例中的一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法。

本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时，使所述处理器执行本发明任一实施例中的一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法。

具体地，可以提供配有存储介质的系统或者装置，在该存储介质上存储着实现上述实施例中任一实施例的功能的软件程序代码，且使该系统或者装置的计算机（或CPU或MPU）读出并执行存储在存储介质中的程序代码。

在这种情况下，从存储介质读取的程序代码本身可实现上述实施例中任何一项实施例的功能，因此程序代码和存储程序代码的存储介质构成了本发明的一部分。

用于提供程序代码的存储介质实施例包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘（如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW）、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

此外，应该清楚的是，不仅可以通过执行计算机所读出的程序代码，而且可以通过基于程序代码的指令使计算机上操作的操作系统等来完成部分或者全部的实际操作，从而实现上述实施例中任意一项实施例的功能。

此外，可以理解的是，将由存储介质读出的程序代码写到插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展模块中设置的存储器中，随后基于程序代码的指令使安装在扩展板或者扩展模块上的CPU等来执行部分和全部实际操作，从而实现上述实施例中任一实施例的功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个…”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法，其特征在于，包括：

基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根所述光纤光栅分别平行地埋置于所述目标软膜的不同厚度处，以用于测量所述目标软膜在相应厚度处的正应变；

将每个厚度处的所述最大剪应力和所述最小剪应力进行组合，得到所述目标复合材料脱粘时，所述目标软膜和所述目标复合材料界面间的剪应力场；

将所述剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用；

沿所述目标软膜的长度方向上，每根所述光纤光栅上均设置有多个测点；

所述基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力，包括：

针对所述目标软膜的每个厚度处，均执行：

基于该厚度处光纤光栅的测量数据，确定应力传递区域的前沿到达每个所述测点所在位置时所述目标软膜的第一正应变，以及所述应力传递区域的后沿到达每个所述测点所在位置时所述目标软膜的第二正应变；所述应力传递区域为所述目标软膜与所述目标复合材料界面间剪应力呈指数上升的区域；

将每个所述第一正应变的平均值作为该厚度处脱粘前的正应变峰值，以及将每个所述第二正应变的平均值作为该厚度处脱粘后的正应变谷值；

基于所述正应变峰值、所述正应变谷值、该厚度处光纤光栅所在位置距离所述目标软膜厚度方向顶面的距离、所述目标软膜的模量，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；

基于该厚度处光纤光栅所在位置距离所述目标软膜厚度方向顶面的距离、所述目标软膜的模量以及该厚度处所述目标软膜与所述目标复合材料界面间的滑动应变率，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力；

所述预先构建的有限元模型是基于所述目标软膜、所述目标复合材料以及预设的等效材料构建的，所述等效材料用于模拟利用所述目标软膜生成所述目标复合材料网格结构时所需的工艺间隙；

所述等效材料的参数包括材料厚度、模量和热膨胀系数；

在利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用时，还包括：

根据所述等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数；

基于所述等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数，包括：

步骤B1，将等效材料划分为多个子区域，并给定每个子区域一个初始厚度、初始模量和初始热膨胀系数；

步骤B2，确定有限元模型的增量步；

步骤B3，在利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用时，每增加一个增量步，均对每个子区域执行如下操作：

获取该子区域的当前应变，并判断该当前应变是否大于预设的应变阈值；若是，则将该子区域中等效材料的模量更新为目标软膜的模量，以及将该子区域中等效材料的热膨胀系数更新为目标软膜的热膨胀系数；若否，则不更新。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述正应变峰值、所述正应变谷值、该厚度处光纤光栅所在位置距离所述目标软膜厚度方向顶面的距离、所述目标软膜的模量，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力，是通过如下公式计算得到的：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；/>为该厚度处的正应变峰值；/>为该厚度处的正应变谷值；H为该厚度处光纤光栅所在位置与所述目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；/>为应力传递区域的长度。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述该厚度处光纤光栅所在位置距离所述目标软膜厚度方向顶面的距离、所述目标软膜的模量以及该厚度处所述目标软膜与所述目标复合材料界面间的滑动应变率，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力，是通过如下公式计算得到的：

式中，为该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力；H为该厚度处光纤光栅所在位置与所述目标软膜厚度方向顶面的距离；E为目标软膜的模量；dε/dx为该厚度处所述目标软膜与所述目标复合材料界面间的滑动应变率。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述滑动应变率是通过拟合该厚度处所述光纤光栅在不同测点处测得的正应变与位置的斜率得到。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，每根所述光纤光栅分别沿所述目标软膜的厚度方向等间隔分布。

6.一种基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析装置，其特征在于，包括：

确定单元，用于基于多根光纤光栅的测量数据，分别确定目标复合材料脱粘时，不同厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力和最小剪应力；每根所述光纤光栅分别平行地埋置于所述目标软膜的不同厚度处，以用于测量所述目标软膜在相应厚度处的正应变；

组合单元，用于将每个厚度处的所述最大剪应力和所述最小剪应力进行组合，得到所述目标复合材料脱粘时，所述目标软膜和所述目标复合材料界面间的剪应力场；

计算单元，用于将所述剪应力场作为预先构建的有限元模型的输入，以利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用；

沿目标软膜的长度方向上，每根光纤光栅上均设置有多个测点；所述确定单元用于执行如下操作：

针对目标软膜的每个厚度处，均执行：

基于该厚度处光纤光栅的测量数据，确定应力传递区域的前沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第一正应变，以及应力传递区域的后沿到达每个测点所在位置时目标软膜的第二正应变；应力传递区域为目标软膜与目标复合材料界面间剪应力呈指数上升的区域；

将每个第一正应变的平均值作为该厚度处脱粘前的正应变峰值，以及将每个第二正应变的平均值作为该厚度处脱粘后的正应变谷值；

基于正应变峰值、正应变谷值、该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最大剪应力；

基于该厚度处光纤光栅所在位置距离目标软膜厚度方向顶面的距离、目标软膜的模量以及该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的滑动应变率，确定该厚度处目标软膜与目标复合材料界面间的最小剪应力；

所述预先构建的有限元模型是基于所述目标软膜、所述目标复合材料以及预设的等效材料构建的，所述等效材料用于模拟利用所述目标软膜生成所述目标复合材料网格结构时所需的工艺间隙；

所述等效材料的参数包括材料厚度、模量和热膨胀系数；

在利用所述有限元模型计算所述目标软膜与所述目标复合材料之间的相互作用时，还包括：

根据所述等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数；

基于所述等效材料不同时刻的应变更新等效材料的模量和热膨胀系数，包括：

步骤B1，将等效材料划分为多个子区域，并给定每个子区域一个初始厚度、初始模量和初始热膨胀系数；

步骤B2，确定有限元模型的增量步；

步骤B3，在利用有限元模型计算目标软膜与目标复合材料之间的相互作用时，每增加一个增量步，均对每个子区域执行如下操作：

获取该子区域的当前应变，并判断该当前应变是否大于预设的应变阈值；若是，则将该子区域中等效材料的模量更新为目标软膜的模量，以及将该子区域中等效材料的热膨胀系数更新为目标软膜的热膨胀系数；若否，则不更新。

7.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，实现如权利要求1-5中任一项所述的方法。

8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-5中任一项所述的方法。