[发明专利]铝-碳纤维复合材料接头力学性能全局敏感性检测方法

权利要求书

1.一种考虑参数不确定性的铝-碳纤维复合材料搭接接头整体力学性能敏感性检测方法，其特征在于，根据待测对象的材料参数、几何参数和装配参数不确定性，统计得到各个参数的分布情况并建立基于材料失效的混合接头模型，从而生成包含各个参数和相应力学性能响应的数据集；然后采用基于混沌多项式展开和Sobol分解的全局敏感性分析策略得到基于混沌多项式的Sobol敏感性指标，对不同接头参数对不同力学性能的相对贡献进行量化，从而确定影响随机力学性能的关键参数；

所述的力学性能包括：均载、刚度和峰值载荷；

所述的分布情况是指：通过统计方法得到材料参数、几何参数和装配参数的概率分布；

所述的混合接头模型包括：碳纤维复合材料损伤模型、粘接剂的粘接性能模型、金属弹塑性模型和有限元仿真模型。

2.根据权利要求1所述的考虑参数不确定性的铝-碳纤维复合材料搭接接头整体力学性能敏感性检测方法，其特征是，所述的碳纤维复合材料损伤模型为典型各向异性、复杂损伤破坏特征的本构模型，基于层压板理论将碳纤维复合材料简化为壳体进行仿真，具体为：各向异性材料破坏前的应力-应变关系为其中：ε₁，ε₂分别是材料纵向、横向的正应变，γ₁₂是切应变；E₁,E₂分别是材料的纵向和横向弹性模量，且根据增强体的结构，两者大小相等，E₁＝E₂＝59.65GPa；v₁₂＝v₂₁＝0.023是碳纤维复合材料的平面泊松比；G₁₂＝3.59GPa是材料的面内剪切模量；σ₁，σ₂分别是材料纵向、横向的正应力，τ₁₂是切应力；

所述的碳纤维复合材料的失效准则基于哈辛理论，具体包括：纵向拉伸破坏时，纵向压缩破坏时，横向拉伸破坏时，横向压缩破坏时，其中：X_t＝702MPa、X_c＝420MPa、Y_t＝702MPa、Y_c＝420MPa分别为纵向和横向的抗拉和抗压强度，S₁₂＝58MPa为抗剪强度；损伤后的退化方式采用极限折现法。

3.根据权利要求1所述的考虑参数不确定性的铝-碳纤维复合材料搭接接头整体力学性能敏感性检测方法，其特征是，所述的粘接剂的粘接性能模型为采用ABAQUS/Explicit材料模型中建立的双线性牵引分离界面律，具体为：线弹性阶段的牵引力t与距离δ的关系为t_i＝K_iδ_i，i＝n，s，t，其中：n，s，t分别为法线和两个切线方向；粘结单元的损伤准则和分层扩散行为依赖于基于幂律能量准则的断裂总能量，幂律能量准则是断裂总能量其中：分别为各方向对应的最大牵引力，和α_i(i＝n，s，t)＝2分别为临界断裂能量和指数常数。

4.根据权利要求1所述的考虑参数不确定性的铝-碳纤维复合材料搭接接头整体力学性能敏感性检测方法，其特征是，所述的金属弹塑性模型为双线性硬化模型，以表征7075铝合金和304不锈钢材料的流动行为，该模型基本公式为其中：σ为应力，ε为应变，σ_s和σ_b分别为材料屈服强度和极限强度，7075铝合金的E＝72GPa，σ_s＝550MPa，304不锈钢E＝195GPa，σ_s＝310MPa；屈服前应力应变曲线斜率为E，δ为屈服后曲线斜率的折减系数，且7075铝合金的δ＝0.0097，304不锈钢的δ＝0.0108。

5.根据权利要求1所述的考虑参数不确定性的铝-碳纤维复合材料搭接接头整体力学性能敏感性检测方法，其特征是，所述的有限元仿真模型是指：对三维仿真模型进行网格划分后，通过设置合理的约束和载荷，确保数值模拟的边界条件与实际拉伸试验的边界条件一致，最后设置接触和摩擦得到的三维数值仿真模型。