一种复合材料I/II混合型疲劳分层扩展行为预测方法

本发明涉及复合材料，具体为一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法。

背景技术：

1、纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比刚度高、抗疲劳性能优良等特点，被广泛应用于飞机结构。虽然常用的复合材料层合结构具有优良的面内刚度和强度，但其面外性能往往较为薄弱，容易在服役过程中产生分层损伤，特别是在初始制造缺陷、预埋传感器和层合板边缘处等位置，在疲劳循环载荷的反复作用下，分层损伤扩展至较大尺寸后会引起结构承载能力降低，使用寿命缩短，甚至影响飞行安全，因此，非常有必要关注复合材料的疲劳分层扩展行为。

2、大量研究表明，复合材料疲劳分层扩展行为受到纤维桥接、应力比和加载混合比的影响，但是，目前大量疲劳分层扩展试验和模型研究针对i型和ii型分层，而i/ii混合型疲劳分层扩展试验稍复杂，相关研究相对单一i型和ii型较少，现有模型也鲜能同时考虑多个影响因素。因此，本发明提出一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的i/ii混合型疲劳分层扩展模型，为复合材料结构损伤容限评估提供技术支持，具有重要的工程应用价值和学术意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：步骤一、建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的i/ii混合型疲劳分层扩展模型；

3、步骤二、确定i/ii混合型疲劳分层扩展模型参数；

4、步骤三、预测任意应力比和混合比下复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展速率。

5、优选的，所述步骤一包括：

6、(1)通过在paris模型中引入与分层长度相关的分层扩展阻力，考虑纤维桥接对复合材料疲劳分层扩展行为的影响；

7、(2)进一步在模型中考虑应力比对i型和ii型分层扩展驱动力的影响，并考虑了应力比对i型和ii型疲劳分层扩展行为影响的差异，i型加载情况下分层只在拉伸载荷作用下扩展，也即在应力比大于1时分层不扩展，而ii型加载情况下分层在任意应力比下都会发生扩展；

8、(3)进一步在模型中考虑混合比的影响，对i型和ii型疲劳分层扩展速率加权相加，建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的i/ii混合型疲劳分层扩展模型

9、优选的，所述步骤二中，i/ii混合型疲劳分层扩展模型参数基于i型和ii型疲劳分层扩展试验数据拟合得到，拟合方法为将疲劳分层扩展模型取对数处理后，将线性回归方法和数值方法相结合。

10、优选的，所述步骤三所述疲劳分层扩展速率是通过将任意应力比和混合比带入i/ii混合型疲劳分层扩展模型中进行预测.

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1、本发明通过建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的i/ii混合型疲劳分层扩展模型，可以基于i型和ii型疲劳分层扩展试验数据，预测任意应力比和混合比下的i/ii混合型疲劳分层扩展速率，也可以预测任意应力比下的单一i型和ii型疲劳分层扩展速率。

技术特征：

1.一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，其特征在于：所述步骤一包括：

3.根据权利要求1所述的一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种复合材料i/ii混合型疲劳分层扩展行为预测方法，其特征在于：所述步骤三所述疲劳分层扩展速率是通过将任意应力比和混合比带入i/ii混合型疲劳分层扩展模型中进行预测。

技术总结
本发明公开了一种复合材料I/II混合型疲劳分层扩展行为预测方法，步骤一、建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的I/II混合型疲劳分层扩展模型；步骤二、确定I/II混合型疲劳分层扩展模型参数；步骤三、预测任意应力比和混合比下复合材料I/II混合型疲劳分层扩展速率。本发明通过建立考虑纤维桥接、应力比和混合比影响的I/II混合型疲劳分层扩展模型，可以基于I型和II型疲劳分层扩展试验数据，预测任意应力比和混合比下的I/II混合型疲劳分层扩展速率，也可以预测任意应力比下的单一I型和II型疲劳分层扩展速率。

技术研发人员：万傲霜,石峻锋,武耀罡
受保护的技术使用者：中国民航大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12