[发明专利]一种复合材料连杆方案的权衡分析方法

权利要求书

1.一种复合材料连杆方案的权衡分析方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、基于给定载荷工况、刚度约束、外形尺寸的参数，选择材料体系，提出多种复合材料连杆设计方案；

S2、针对多种复合材料连杆设计方案的考虑因素，建立权衡分析表，表中包括每一考虑因素的权重及每一种设计方案关于每一考虑因素的分数及每一种设计方案所有考虑因素在相应权重下的总分数，根据设定的阈值，在多种方案中选择总分数大于所述阈值的设计方案，当选择的是多种方案时，对该方案建立设计模型及强度分析，进行筛选权衡；

所述考虑因素包括制造成本、工艺可行性、设计可行性、强度分析方法成熟度、功能性要求、装配难度、可维护性、重量、工装模具和实验验证；

所述S2中，强度分析过程为：

S21、采用双线性模型来模拟复合材料，用来表征三种载荷下界面单元各应力与界面相对分开位移间的力学关系，三种载荷包括I型载荷、II型载荷和III型载荷；其中拉伸应力δ＜δ⁰时为I型载荷，当δ⁰≤δ＜δ^max时表示II型载荷，当拉伸应力δ≥δ^max时表示III型载荷；δ⁰表示复合材料开始产生损伤的拉伸应力，δ^max表示复合材料的最大承受应力；

S22、在双线性模型中，若界面单元各应力分量满足时，确定分层损伤产生，其中δ_z表示传递到界面层处的法向拉伸应力；τ_xz和τ_yz分别表示xz面和yz剪切应力；T和S分别表示标称法向拉伸强度和标称剪切强度；

S23、获取损伤过程释放的总能量G_T，当释放的总能量G_T满足：

时，界面单元将不再承载，分层扩展；

α为幂因子，G_IC，G_IIC和G_IIIC分别为I、II和III型断裂韧性；G_I、G_II和G_III分别为损伤过程中分层前缘释放的I型、II型和III型能量，损伤过程释放的总能量G_T＝G_I+G_II+G_III。

2.根据权利要求1所述的一种复合材料连杆方案的权衡分析方法，其特征在于，所述S1中，I型载荷的复合材料的线弹性界面层本构方程为：

τ＝Kδ

其中，τ表示强度，K表示罚刚度；

II型载荷的复合材料的界面层的本构方程为：

τ＝(1-d)Kδ

其中，0≤d≤1，d表示界面处的损伤累积系数，当d＝0时，表示还没有发生损伤；当d＝1时表示界面层已完全破坏；

III型载荷的罚刚度K退化至零，粘结区域完全破坏，局部区域失去承载能力。

3.根据权利要求2所述的一种复合材料连杆方案的权衡分析方法，其特征在于，所述S2中，对于I型、II型或III型载荷，当界面法向应力达到层间拉伸强度或剪切方向应力达到剪切强度时，界面层的刚度开始衰减，损伤产生；当界面层应变能释放率累积值达到临界I型、II型或III型断裂韧性时，界面层刚度衰减为零，损伤开始扩展。