(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 202210826513.2 (22)申请日 2022.07.14 (71)申请人 南京理工大 学 地址 210094 江苏省南京市孝陵卫20 0号 (72)发明人 郭飞　邱明　宋杰　 (74)专利代理 机构 南京理工大 学专利中心 32203 专利代理师 汪清 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) G06F 113/26(2020.01) (54)发明名称 一种表征复合材料双损伤特征的剪切本构 模型获取方法 (57)摘要 本发明提出一种表征复合材料双损伤特征 的剪切本构 模型获取方法， 属于复合材料力学性 能研究技术领域； 首先完成多次同种加载工况下 的复合材料剪切试验， 并记录每次试验的载荷 ‑ 位移数据， 进而计算出实测 复合材料剪切应力 ‑ 应变数据； 然后采用2个统计分布模型分别表征 复合材料内纤维和基体的损伤量在加载应变域 上的概率分布， 并推导出复合材料双损伤剪切本 构模型； 最后采用遗传算法获取每个实测复合材 料剪切应力 ‑应变数据所对应的双损伤剪切本构 模型参数值， 最终通过相同参数取均值的方法得 到表征该复合材料双损伤特征的剪切本构模型； 本发明提出的复合材料双损伤剪切本构模型能 真实地表征复合材料的双损伤特征， 具有较高的 精度。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115098973 A 2022.09.23 CN 115098973 A 1.一种表征复合材料双损伤特征的剪切本构模型获取方法， 其特征在于， 包括以下步 骤： 步骤1、 完成多次同种加载工况下的复合材料剪切试验， 并记录每次试验的载荷 ‑位移 数据， 进而计算出实测复合材 料剪切应力 ‑应变数据； 步骤2、 采用2个统计分布模型分别表征复合材料内纤维和基体的损伤量在加载应变域 上的概率分布， 并推导出复合材 料双损伤剪切本构模型； 步骤3、 采用遗传算法获取每个实测复合材料剪切应力 ‑应变数据 所对应的双损伤剪切 本构模型参数值， 最 终通过相同参数取均值的方法得到表征该复合材料双损伤特征的剪切 本构模型。 2.根据权利要求1所述的表征复合材料双损伤特征的剪切本构模型获取方法， 其特征 在于， 步骤1具体包括以下步骤： 1)设计复合材料剪切试验件， 并完成多次同种加载工况下的复合材料剪切试验， 获得 试验机输出的载荷 ‑位移数据； 2)根据试验记录的剪切加载载荷和剪切加载位移， 计算复合材料的剪切应力和剪切应 变， 具体表达式如下： 式中： F为试验机记录的加载载荷， 为剪切试验件剪切区域的实测剪应力， Ss为剪切区 域的截面积， 为实测剪切应 变， d为试验机记录的加载位移， δ 为剪切区域的宽度。 3.根据权利要求1所述的表征复合材料双损伤特征的剪切本构模型获取方法， 其特征 在于， 步骤2具体包括以下步骤： 1)采用2个Weibull累积分布模型分别表征复合材料剪切损伤演化的两个阶段， 即以基 体损伤为主的第一损伤阶段和以纤维损伤为主的第二损伤阶段， 两个阶段的累积损伤量Dc1 和Dc2分别表示 为： 式中， γ为复合材料的剪切应变； a1、 b1分别为第一损伤阶段Weibull累积损伤分布函数 的尺度因子和形状因子； a2、 b2分别为第二损伤阶段Weibull累积损伤分布函数的尺度因子 和形状因子； 2)基于损伤力学理论， 推导出复合材 料双损伤剪切本构模型， 表示如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115098973 A 2式中， τ为复合材料的剪切应力； G1和G2分别为第一损伤阶段和第二损伤阶段的剪切刚 度分量。 4.根据权利要求1所述的表征复合材料双损伤特征的剪切本构模型获取方法， 其特征 在于， 步骤3中采用遗传算法获取每个实测复合材料剪切应力 ‑应变数据所对应的双损伤剪 切本构模型参数值， 具体包括以下步骤： (1)实测复合材料剪切应力 ‑应变数据与复合材料双损伤剪切本构模型的目标函数， 表 示为： 式中， n表示实测复合材料剪切应力 ‑应变数据采样点的数量； 和τ(i)分别为实测 复合材料剪切应力 ‑应变数据中第i个采样点的剪切应力值和相同应变处复合材料双损伤 剪切本构模型的剪切应力值； (2)通过遗传算法优化复合材料双损伤剪切本构模型的参数值G1、 G2、 a1、 a2、 b1和b2， 使 得目标函数 取最小值。 5.根据权利要求1所述的表征复合材料双损伤特征的剪切本构模型获取方法， 其特征 在于， 步骤3中通过相同参数取均值的方法得到表征该复合材料双损伤特征 的剪切本构模 型， 具体步骤如下： 1)将多次重复试验获得的实测复合材料剪切应力 ‑应变数据分别 采用遗传算法获得对 应的参数值G1、 G2、 a1、 a2、 b1和b2； 2)分别计算这些参数值的算数平均值 和 并作为该复合材料双 损伤剪切本构模型的表征参数值； 3)将表征参数值代入复合材料双损伤剪切本构模型中， 获得表征该复合材料双损伤特 征的剪切本构模型。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115098973 A 3