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原文传递 一种复合材料应变率相关的强度评估方法
专利名称: 一种复合材料应变率相关的强度评估方法
摘要: 本发明提供了一种复合材料应变率相关的强度评估方法,针对目前复合材料强度评估方法中未考虑应变率效应、依赖于试验数据经验性地修正而缺乏理论依据的问题,本发明基于能量密度理论,考虑了复合材料在动荷载作用下的应变率效应,推导得到了复合材料在动荷载作用下的畸变能密度方程,建立了应变率相关的强度评估方法,该方法能够准确地评估复合材料在动荷载作用下的极限强度,避免了大量的动态试验测试,为各类复合材料结构的设计提供一种可靠的评估方法。
专利类型: 发明专利
国家地区组织代码: 江苏;32
申请人: 东南大学
发明人: 张培伟;于静巍;费庆国;李彦斌;郭飞;陈强
专利状态: 有效
发布日期: 2019-01-01T00:00:00+0800
申请号: CN201810750841.2
公开号: CN108956264A
代理机构: 南京苏高专利商标事务所(普通合伙) 32204
代理人: 徐莹
分类号: G01N3/00(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/00
申请人地址: 211102 江苏省南京市江宁区东南大学路2号
主权项: 1.一种复合材料应变率相关的强度评估方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)考虑复合材料在动荷载作用下具有的应变率效应,建立应变率相关的本构方程:式中,σ为应力张量,ε为应变张量,K为材料的刚度矩阵,为应变率的相关函数,表示应变率对材料应力‑应变关系的影响,具体形式为:式中,为材料在动荷载作用下的应变率;为参考应变率,即准静态荷载下的应变率;m是幂律指数,为材料常数;基于能量密度理论,结合所述本构方程推导出材料的畸变能密度为:式中,υd为材料的畸变能密度,ε1为材料在单轴即1方向荷载下的轴向应变值,F为相关系数项,具体形式为:式中,kij为刚度矩阵K中的系数项,vij为材料的泊松比,下标i、j代表材料的3个主方向;(2)材料的畸变能密度存在阈值υds,准静态荷载下材料的应变率为则此时由下式求得υds式中,εs0为准静态单轴即1方向荷载下材料的轴向失效应变值;从而由畸变能密度阈值υds推导出不同应变率下材料的轴向即1方向的失效应变εs为:进而结合所述本构方程推导出材料轴向即1方向的极限强度σs为:给定实际工况中材料的应变率可由上式计算得到复合材料的极限强度σs;若材料内的轴向应力σ1未超过极限强度σs,则材料不发生失效;若轴向应力σ1超过极限强度σs,则材料失效断裂;即在应变率下,材料不发生失效断裂的条件是:σ1≤σs。
所属类别: 发明专利
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