[发明专利]一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法

权利要求书

1.一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法，其特征在于：包括：

S101、确定复合材料层合板的属性和结构特征；

S102、确定复合材料层合板中的随机变量，并对各随机变量进行均匀离散化；

S103、构建各随机变量的发生函数；

S104、构建抗力序列发生函数；

S105、构建系统抗力发生函数；

S106、计算层合板的可靠度。

2.根据权利要求1所述的一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法，其特征在于：所述确定复合材料层合板材料的属性和几何特征，具体包括：

S01、获取复合材料层合板的弹性常数：弹性模量E₁和E₂、剪切模量G₁₂和泊松比ν₂₁；

S02、获取复合材料层合板的强度参数：纵向拉伸强度X_T、横向拉伸强度Y_T、纵向压缩强度X_C、横向压缩强度Y_C及剪切强度S。

3.根据权利要求2所述的一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法，其特征在于：所述确定复合材料层合板中的随机变量，并对其均匀离散化，具体包括：

将外载荷Q、纵向拉伸强度X_T、横向拉伸强度Y_T和剪切强度S定义为随机变量，并对其做离散化操作，令纵向拉伸强度X_T、横向拉伸强度Y_T和剪切强度S服从对数正态分布，外载荷Q服从正态分布；

离散化各随机变量性能值的集合为其性能值对应的概率值集合为其中1≤i≤n，k_i为各变量所对应的离散个数。

4.根据权利要求3所述的一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法，其特征在于：所述构建各随机变量的发生函数，具体包括：

将各随机变量性能值与对应概率的集合用发生函数的多项式表示为：

式(1)中：多项式的指数表示各随机变量的性能值，系数为相应的概率值。

5.根据权利要求4所述的一种基于终层失效的复合材料层合板分析方法，其特征在于：所述构建抗力序列发生函数，具体包括：

把Tsai-Hill强度准则当作性能结构函数，对纵向拉伸强度X_T、横向拉伸强度Y_T和剪切强度S发生函数进行复合运算，得各单层板(失效单元)的抗力发生函数U_i(s)，i＝1,…,n，在各失效单元抗力发生函数中，需排查各项，对相同的项进行同类项合并操作，通过定义复合算子Ω_ω，对各失效单元抗力发生函数U_i(s)进行复合运算，得排序发生函数U_r(s)：

式(2)中：rank为排序性能结构函数，对各失效单元抗力发生函数的状态组合进行从小到大依次排列，指数表示各抗力序列，系数为相应的概率值；

根据式(2)，对n个失效单元抗力发生函数进行复合运算，得抗力排列中最小抗力值记为(相应的失效单元首先失效)，修改结构的刚度后，重新对n-1个失效单元抗力发生函数进行复合运算，得最小抗力值记为以此类推，经过修改结构的刚度反复计算，最后求得最后一层板的抗力值记为这样确定了抗力序列。在每次修改结构的刚度前，须通过排查抗力排列中其它抗力值与最小抗力值的比值，设定阈值确定是否存在次最小抗力值，若存在同样分别记为(c为抗力序列号，c＝1,…,C)，重复以上操作确定其它抗力序列；

设层合板共含有C个抗力序列，各失效单元抗力依次为构造抗力序列失效单元的抗力发生函数：

构建各抗力序列发生函数：

对抗力序列中n个失效单元的抗力发生函数依次进行复合运算且实时执行n-1次K-means聚类，得缩减的抗力序列发生函数：