(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 202211197733.X (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 南京航空航天大 学 地址 211106 江苏省南京市江宁区将军大 道29号 (72)发明人 肖文　沙刚刚　左洪福　陆晓华　 (74)专利代理 机构 江苏圣典律师事务所 32 237 专利代理师 徐晓鹭 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G16C 60/00(2019.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方 案评估方法 (57)摘要 本发明公开了一种复合材料蜂窝夹芯板冲 击损伤修理方案评估方法， 步骤包括： 建立复合 材料蜂窝夹芯板完好、 冲击损伤、 修理3个工 况下 的有限元几何模型。 定义蒙皮、 胶层和蜂窝夹芯 的材料本构关系。 设置蜂窝夹芯板模型3个工况 下的边界条件并施加位移载荷。 进行蜂窝夹芯板 3个工况的Buckle分析计算屈曲载荷； 提取一阶 屈曲模态位移并乘以系数k， 作为初始缺陷施加 到后续Dynamic  explicit分析中， 计算各工况下 的压缩强度及破坏模式。 对比蜂窝夹芯板3个工 况的载荷位移曲线， 得到蜂窝夹芯板修理模型与 完好、 损伤模型强度对比结果， 评估蜂窝夹芯板 修理方案。 本方法可与工程试验配合使用， 从而 降低试验成本， 提高试验效率， 更好地对蜂窝夹 芯板的修理方案进行评估和验证 。 权利要求书2页 说明书4页 附图4页 CN 115544833 A 2022.12.30 CN 115544833 A 1.一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征在于所述方法包括以 下步骤： 步骤一、 建立复合材 料蜂窝夹芯板 完好、 冲击损伤、 修理3个工况 下的有限元几何模型； 步骤二、 定义 蒙皮、 胶层和蜂窝夹芯的材 料本构关系； 步骤三、 分别设置复合材料蜂窝夹芯板模型完好、 冲击损伤、 修理3个工况下的边界条 件以及施加位移载荷； 步骤四、 进行复合材料蜂窝夹芯板模型完好、 冲击损伤、 修理3个工况下的Buckle分析 计算各工况下的屈曲载荷； 提取屈曲载荷中一阶屈曲模态的位移， 并乘以系数k， 作为初始 缺陷施加到Dynamic  explicit动力学显式分析中， 计算蜂窝夹芯板模型3个工况下的压缩 强度以及破坏模式； 步骤五、 对比蜂窝夹芯板模型完好、 冲击损伤、 修理3个工况下的载荷位移曲线， 得到蜂 窝夹芯板修理模型强度与完好、 损伤模型强度对比结果， 评估蜂窝夹芯板修理方案 。 2.如权利要求1所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述步骤一中有限元几何模型包含蒙皮、 蜂窝夹芯层、 胶层和冲击锤头， 采用冲击锤 头对蜂窝夹芯板进行冲击； 其中蒙皮为复合材料， 蒙皮采用连续壳SC8R单元， 蜂窝夹芯采用实体单元C3D8R， 胶层 采用粘聚力界面元COH 3D8， 冲击锤头采用实体单 元C3D8R。 3.如权利要求2所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述步骤二中蒙皮采用二维Hashin准则渐进损伤分析方法进行失效分析， 并采用基 于断裂能的刚度退化方式分析失效演化过程； 胶层采用粘聚区模型和Quads准则进行失效 分析， 并采用基于 能量的Benzeggagh—Kenane准则分析失效演化过程； 蜂窝夹芯层采用蜂 窝芯子在压 剪耦合受力情况 下的失效准则， 当蜂窝夹芯出现损伤时折减系数为 λ。 4.如权利要求3所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述 步骤二的蒙皮失效等效应力和等效应 变计算方式如下： 式中 为本构模型中应力等于0时的等效位移， GC为断裂能； 等效位移 通过考虑有限 元单元的特征长度LC评估， 一阶面单元中特征长度是面积的平方根， 一阶体单元中特征长 度是体积的立方根。 5.如权利要求4所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述 步骤二中的蜂窝夹芯初始失效以及失效演化计算方式如下： 式中σ33， σ13， σ23分别为厚度T方向的正应力， SL、 WT方向上的剪切应力， L、 T、 W分别代表 蜂窝的条带方向， 芯格延伸方向， 以及垂直于条带方 向； XTT， SLT， SWT为蜂窝芯子在对应方 向 上的压缩强度和剪切强度。 6.如权利要求5所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544833 A 2在于， 所述 步骤二中， 指数n的取值 为2， 若Fcore≥1时， 即判断蜂窝夹芯出现损伤。 7.如权利要求6所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述 步骤二中， 蜂窝夹芯出现损伤后， 折减系数为 λ 的取值 为0.01。 8.如权利要求7所述的一种复合材料蜂窝夹芯板冲击损伤修理方案评估方法， 其特征 在于， 所述 步骤四中的系数k取蜂窝夹芯板厚度的千分之一。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544833 A 3