申请/专利权人：北京理工大学

申请日：2024-02-08

公开（公告）日：2024-04-16

公开（公告）号：CN117727406B

主分类号：G16C60/00

分类号：G16C60/00;G06F30/23;G06F113/26;G06F119/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.16#授权;2024.04.05#实质审查的生效;2024.03.19#公开

摘要：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。

主权项：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。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 北京理工大学 基于光纤光栅的软膜-复合材料相互作用分析方法及装置

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