(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210931480.8 (22)申请日 2022.08.04 (71)申请人 上海航翼高新 技术发展研究院有限 公司 地址 200082 上海市杨 浦区政高路218号第 一、 二、 三、 四、 六层 (72)发明人 刘欢　陶冉　李海峰　张洁　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　徐颖 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 119/02(2020.01)G06F 113/26(2020.01) G06F 119/04(2020.01) (54)发明名称 树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评 估方法及系统 (57)摘要 本发明涉及一种树脂基复合材料损伤胶接 修理结构强度评估方法及系统， 通过实验研究不 同使役条件下树脂基复合材料的力学性能演化 及损伤机理， 提出有效可靠的模拟 仿真技术及演 化模型， 建立复合材料结构损伤失效的分析与评 估系统， 分析复合材料及其复杂构型的材料力学 行为， 为典型部位层合板修理提供技术参考和评 估方法， 为树脂基复合材料结构 件在不同使 役情 况下的安全性、 使用性和维护性提供分析方法和 技术保障。 此技术用来对复合材料修理结构进行 有限元仿真分析， 并对其原始结构、 损伤结构进 行强度对比， 实现修理方案的可设计性。 为复合 材料微结构设计、 结构分析和失效预测等提供帮 助。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115481550 A 2022.12.16 CN 115481550 A 1.一种树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评估方法， 其特征在于， 具体包括如下 步骤： 1)对用于修补的树脂基复合材料和对应的修补结构进行基础表征实验， 获取所选树脂 基复合材 料的相关力学性能参数， 用于力学仿真演化模型的建立与参数 标定； 2)在步骤1)的基础上， 建立所述 树脂基复合材 料的力学仿真演化模型： 3)树脂基 体的材料本构模型建立， 限定结构强度准则； 4)选择损伤失效方法， 建立损伤失效分析； 5)修补前 无损结构建模及结构仿真 分析； 6)在步骤5)的结构仿真分析指导下， 获取可行修理方案， 并进行损伤失效对比分析， 调 整修理方案中参数； 7)对分析对比调整后获得的修理方案进行验证， 获得树脂基复合材料损伤胶接修理结 构强度评估结果。 2.根据权利要求1所述树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评估方法， 其特征在于， 所述步骤2)力学仿真演化模型利用随机连续扩展算法实现在ABAQUS软件中的代表性体积 单元RVE建模， 具体包括： 2.1)微观参数设置： 模型单元尺寸， 内部纤维直径尺寸， 初始纤维体积含量； 界面采用 Cohesive ‑surface模拟， 模型包 含单元数量； 2.2)结构参数设置： 使用随机连续扩展算法建立纤维分布取向不同的层合板结构， 通 过施加周期性 边界条件使得RVE模型在空间上 连续变形； 2.3)建立含有多个层的代表性单元体， 边长和 厚度作为微观设计变量， 建立微观单胞 有限元模型， 并通过Python编程实现ABAQUS有限元模型的参数化建模， 分析不同加载下的 弹性模量、 强度和失效特 征的演化 规律。 3.根据权利要求2所述树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评估方法， 其特征在于， 所述步骤3)树脂基体的材料本构模型中考虑高分子材料 的力学行为普遍与静水压应力有 关， 采用摩尔 ‑库伦准则描述其强化行为； 碳纤维采用线弹性材料属性， 界面区域采用内聚 力模型表征界面相的强度和失效行为。 4.根据权利要求2或3所述树脂基复合材料损伤胶接修理结构 强度评估方法， 其特征在 于， 所述步骤4)采用渐进损伤的方法分析层合板的损伤失效： 由结构静力分析模型获得材 料的应力分布状态， 根据Hashin失效准则判定材料失效与否， 由刚度退化模型描述已损伤 材料的力学 行为， 从而 描述结构的渐进损伤分析。 5.根据权利要求4所述树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评估方法， 其特征在于， 所述步骤4)中结构仿真分析： 树脂基复合材料作为补片， 采用C3D8R单元建模， 胶粘剂采用 三维粘聚力单元COH3D8建模， 在步骤2)、 3)建立的模型基础下， 调整复材基体和纤维比例、 充填方式， 优化结构韧性、 界面结合情况， 在步骤4)建立的损伤失效分析， 结合不同工况下 的结构静力学和失效分析， 研究宏观材料各部 分内部裂纹的产生与扩展 形式， 并对孔、 分层 脱粘损伤形式进行分析， 确定出宏观结构刚度和强度分布， 以及失效危险部位。 6.根据权利要求5所述树脂基复合材料损伤胶接修理结构强度评估方法， 其特征在于， 所述步骤7)验证具体包括： 调整参数后的树脂基复合材料结构的力学性能测试， 通过基础 力学表征实验和修补前后的静态力学分析实验， 测试不同加载条件下复合材料 的强度、 刚权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115481550 A 2度和失效特 征。 7.一种修补复合材料结构损伤失效的评估系统， 其特征在于， 包括实验测试单元、 力学 仿真演化模型、 复合材料本构模型和损伤失效分析模型， 复合材料结构在实验测试单元进 行基础表征实验获取相关力学性能参数， 参数数据和复合材料结构建立力学仿真演化模 型， 复合材料结构和结构强度准则构建 复合材料本构模型， 力学仿 真演化模型、 复合材料本 构模型和带损伤失效分析方法的损伤失效分析模型关联构建损伤失效分析模型， 损伤失效 分析模型输出 结果与实验测试 单元相互验证。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115481550 A 3