(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 202210826521.7 (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 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种计及复合材料率效应的阶段式损伤剪 切本构获取方法 (57)摘要 本发明提出一种计及复合材料率效应的阶 段式损伤剪切本构获取方法， 首先完成应变率在 多个数量级下的复合材料动态剪切力学性能试 验， 记录每次试验的剪切应变率和剪切应力 ‑应 变数据； 基于复合材料内纤维和基体 分阶段损伤 的特征提出含未知参数的阶段式损伤剪切本构 模型； 采用粒子群优化算法获得相应应变率下每 个试验数据所对应的阶段式损伤剪切本构模型 的参数值， 通过多项式拟合的方法获得阶段式损 伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数关 系式； 将阶段式损伤剪切本构 模型参数值随应变 率变化的函数关系式代入含未知参数的阶段式 损伤剪切本构模型中获得计及复合材料率效应 的阶段式损伤剪切本构。 本发明能表征复合材料 在动载荷作用下的剪切本构关系。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115374549 A 2022.11.22 CN 115374549 A 1.一种计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 完成应变率在多个数量级下的复合材料动态剪切力学性 能试验， 并记录每次试验的剪 切应变率和剪切应力 ‑应变数据； 基于复合材料内纤维和基体分阶段损伤的特征提出含未知参数的阶段式损伤剪切本 构模型； 基于试验测得的不同应变率下的剪切应力 ‑应变数据， 采用粒子群优化算法获得相应 应变率下每个试验数据所对应的阶段式损伤剪切本构模型的参数值， 并通过多项式拟合的 方法获得阶段式损伤剪切本构模型参数值随应 变率变化的函数关系式； 最终将阶段式损伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数关系式代入含未知参数 的阶段式损伤剪切本构模型中获得计及复合材 料率效应的阶段式损伤剪切本构。 2.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法， 其特 征在于， 获得的计及复合材 料率效应的阶段式损伤剪切本构表达式如下： 其中σ 和 ε分别为剪切应力和剪切应变， 为无量纲的剪切应变率， E1、 λ1和k1分别为基体 损伤阶段的初始刚度、 尺度因子和形状因子， E2、 λ2和k2分别为纤维损伤阶段的初始刚度、 尺 度因子和形状因子， 分别为E1、 E2的量纲， 和 分别为参 数E1、 λ1、 k1、 E2、 λ2和k2的二次函数的二次项系数， 和 分别为 参数E1、 λ1、 k1、 E2、 λ2和k2的二次函数的一次项系数， 和 分 别为参数E1、 λ1、 k1、 E2、 λ2和k2的二次函数的常数项系数。 3.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法， 其特 征在于， 含未知参数的阶段式损伤剪切本构模型的具体表达式如下： 式中， σ 和 ε分别为剪切应力和剪切应变； E1、 λ1和k1分别为基体损伤阶段的初始刚度、 尺 度因子和形状因子； E2、 λ2和k2分别为纤维损伤阶段的初始刚度、 尺度因子和形状因子 。 4.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法， 其特 征在于， 通过多项式拟合的方法获得阶段式损伤剪切本构模型参数值随应变率变化的函数 关系式， 具体步骤如下： 1)对复合材料阶段式损伤剪切本构模型的参数值和剪切应变率进行无量纲化， 表示 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115374549 A 2式中， cp代表阶段式损伤剪切本构模型参数， cp＝E1、 λ1、 k1、 E2、 λ2、 k2； 和 分别是无量 纲的阶段式损伤剪切 本构模型参数值和无量纲的剪切应变率； 和 分别为阶段式损伤剪 切 本 构 模 型 参 数 值 和 剪 切 应 变 率 的 量 纲 ， 2)采用二 次多项式拟合阶段式损伤剪切本构模型参数值与对数应变率的函数关系式， 表示为： 式中， 和 分别为阶段式损伤剪切本构模型参数的二次函数的二次项系 数、 一次项系数和常数项系数。 5.根据权利要求1所述的计及复合材料率效应的阶段式损伤剪切本构获取方法， 其特 征在于， 完成应变率在多个数量级下的复合材料动态剪切力学性能试验指的是完成不少于 3个不同应变率数量级下的复合材料面内剪切力学性能试验或复合材料层间剪切力学性能 试验， 每两个相邻应变率之间应不小于10倍， 在同一应变率下的有效试验次数应不少于5 次。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115374549 A 3