复合材料许用值非确定性方法研究

admin · 发表于 2022-5-21 18:24:56

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复合材料特有的破坏模式、损伤机理以及工艺特点导致影响其性能的因素很多，造成其性能的分散性较大，确定性方法确定许用值需要进行大量试验，时间与金钱代价很大，而通常情况下其结果往往过于保守。而非确定性方法可以通过蒙特卡洛模拟替代部分试验，扩充样本容量，从而降低确定许用值的成本，提高结构效率。本文介绍了不同标准中的复合材料许用值统计方法，通过C#编程实现B基准值统计过程的界面化，采用相应标准中的算例验证程序的有效性，并且将该程序应用于多个复合材料许用值项目。本文在确定复合材料许用值的过程中引入非确定性方法，将各影响因素以随机变量的形式引入，通过蒙特卡洛模拟进行许用值与参数灵敏度分析，确定影响许用值的关键因素。针对无损层合板拉伸情况，将4个弹性参数和5个强度参数作为随机变量引入，采用全量载荷法进行蒙特卡洛模拟，模拟计算的许用值相对试验提高4.15%，并且确定影响许用值的关键因素。针对层合板开孔拉伸情况，利用Abaqus提供的二次开发接口进行Python编程，实现自动建模有限元分析，模拟计算的许用值相比试验提高1%。针对层合板充填孔压缩情况，利用Abaqus-Python程序实现有限元模型的蒙特卡洛计算，并且通过基于子集模拟重要抽样的改进蒙特卡洛方法进行参数灵敏度分析，确定关键因素，对试验和设计给出建议。本文在复合材料许用值的确定过程中引入非确定性方法，得到了一些具有实用价值的结论，同时也为下一步的工程应用奠定了基础。

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