点云失效准则预测方法研究

摘要整理

针对正交异性结构复合材料在准静态和冲击载荷作用下的失效预测，开发了一种新型失效准则。该方法摒弃传统解析表达式，通过虚拟试验与实验室测试相结合，在应力/应变空间中构建点云失效面。离散数据点通过建立微观力学模型获得，该模型受单轴和多轴应力状态加载，直至检测到有限元首次失效。随后激活峰值后响应行为，直至单元达到侵蚀准则被删除。点云数据应用的主要挑战在于准确预测有限元失效起始时刻，避免过度保守。本文比较了三种预测方法：近似最近邻法（ANN）、简化近似最近邻法（SANN）和神经网络法（NN）。以航空航天应用中常用的单向复合材料T800-F3900为研究对象进行对比评估。首先在独立程序中评估各方法性能，随后将SANN和NN方法集成到商业有限元软件LS-DYNA中，通过模拟实验室冲击试验验证其性能。结果表明SANN和NN方法具有鲁棒性强、计算效率高、预测精度高的特点，为复合材料失效预测提供了有效的工程应用方案。

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