一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法及系统与流程

本发明涉及材料测试，尤其涉及一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法及系统。

背景技术：

1、电动垂直起降飞行汽车(evtol)作为低空智能交通和三维立体交通的载运工具，融合了广泛的航空和汽车技术，成为新能源、新材料和新一代信息技术等领域未来技术应用的主要推动力。evtol飞行器的特点是结构轻巧，大量使用非传统材料和独特的飞行剖面，尤其是碳纤维复合材料。

2、在飞行汽车紧急迫降等极端工况下，准确描述碳纤维复合材料在高速条件下的变形和失效行为，以评估结构失效对生存空间的影响，尽最大可能保障乘客安全，是至关重要的。

3、但是，现有技术中对于碳纤维复合材料的动态试验与校准的技术属于空白领域，所以目前亟需一种能够在进行实际碰撞试验之前，对其失效参数进行动态试验并校准的方案，提高复合材料失效的预测精度，从而指导整体结构优化，保障乘客安全。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法及系统。

2、本发明实施例提供一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，包括：

3、获取碳纤维的测试类型，根据所述测试类型设计碳纤维试样结构，以及所述碳纤维试样的方向；

4、对所述碳纤维试样进行预处理，并基于所述测试类型，对对应的碳纤维试样进行力学性能试验，获取试验数据；

5、提取所述试验数据中的位移参数和应变参数，结合所述力学性能试验中的荷载数据，计算所述碳纤维试样的测试参数；

6、建立与所述碳纤维试验相同的有限元模型，将所述测试参数输入有限元模型进行运行模拟，并基于运行模拟结果与试验数据的对比结果，对所述测试参数进行校准，得到校准后的测试参数。

7、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

8、基于所述荷载数据，结合所述位移参数和应变参数，计算应力-应变曲线，并通过所述应力-应变曲线确定碳纤维试样的测试参数；

9、所述基于运行模拟结果与试验数据的对比结果，对所述测试参数进行校准，包括：

10、基于运行模拟结果与应力-应变曲线的对比结果，对所述测试参数进行校准。

11、在其中一个实施例中，所述力学性能试验，包括：

12、拉伸试验、压缩试验、三点弯试验、面内剪切试验。

13、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

14、对所述碳纤维试样以恒定速度增加荷载，直至所述碳纤维试样断裂，对比所述碳纤维试样拉伸前后的标记位置，结合荷载数据，计算得到测试参数，所述测试参数包括：纤维方向和基体方向的拉伸强度和弹性模量、主泊松比、次泊松比。

15、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

16、对所述碳纤维试样以恒定速度增加荷载，直至所述碳纤维试样断裂，对比所述碳纤维试样压缩前后的标记位置，结合荷载数据，计算得到测试参数，所述测试参数包括：纤维方向和基体方向的压缩强度和弹性模量、主泊松比、次泊松比。

17、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

18、以两个支点支撑所述碳纤维试样，并以恒定速度增加中间垂直荷载，直至所述碳纤维试样断裂，对比所述碳纤维试样试验前后的标记位置，结合荷载数据，计算得到测试参数，所述测试参数包括：弯曲强度、断裂应变、弯曲弹性模量。

19、在其中一个实施例中，所述方法还包括：

20、夹具安装所述碳纤维试样，并以恒定速度增加荷载直至所述碳纤维试样断裂，对比所述碳纤维试样试验前后的标记位置，结合荷载数据，计算得到测试参数，所述测试参数包括：面内剪切模量、面内剪切强度。

21、本发明实施例提供一种碳纤维复合材料力学性能参数标定系统，包括：

22、获取模块，用于获取碳纤维的测试类型，根据所述测试类型设计碳纤维试样结构，以及所述碳纤维试样的方向；

23、试验模块，用于对所述碳纤维试样进行预处理，并基于所述测试类型，对对应的碳纤维试样进行力学性能试验，获取试验数据；

24、计算模块，用于提取所述试验数据中的位移参数和应变参数，结合所述力学性能试验中的荷载数据，计算所述碳纤维试样的测试参数；

25、校准模块，用于建立与所述碳纤维试验相同的有限元模型，将所述测试参数输入有限元模型进行运行模拟，并基于运行模拟结果与试验数据的对比结果，对所述测试参数进行校准，得到校准后的测试参数。

26、本发明实施例提供一种电子设备，包括处理器以及存储器；

27、所述处理器与所述存储器相连；

28、所述存储器，用于存储可执行程序代码；

29、所述处理器通过读取所述存储器中存储的可执行程序代码来运行与所述可执行程序代码对应的程序，以用于执行一个或多个实施例所述的方法。

30、本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述碳纤维复合材料力学性能参数标定方法的步骤。

31、鉴于上述，在本说明书一个或多个实施例中，获取碳纤维的测试类型，根据测试类型设计碳纤维试样结构，以及碳纤维试样的方向；对碳纤维试样进行预处理，并基于测试类型，对对应的碳纤维试样进行力学性能试验，获取试验数据；提取试验数据中的位移参数和应变参数，结合力学性能试验中的荷载数据，计算碳纤维试样的测试参数；建立与碳纤维试验相同的有限元模型，将测试参数输入有限元模型进行运行模拟，并基于运行模拟结果与试验数据的对比结果，对测试参数进行校准，得到校准后的测试参数。这样能够在确定测试参数后，结合有限元模型对测试参数进行进一步校准，能够在进行实际碰撞试验之前，对碳纤维的失效参数进行动态试验并校准，提高复合材料失效的预测精度。

技术特征：

1.一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述提取所述试验数据中的位移参数和应变参数，结合所述力学性能试验中的荷载数据，计算所述碳纤维试样的测试参数，包括：

3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述力学性能试验，包括：

4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述拉伸试验，包括：

5.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述压缩试验，包括：

6.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述三点弯试验，包括：

7.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料力学性能参数标定方法，其特征在于，所述面内剪切试验，包括：

8.一种碳纤维复合材料力学性能参数标定系统，其特征在于，所述系统包括：

9.一种电子设备，包括处理器以及存储器；

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的方法。

技术总结本发明实施例提供一种碳纤维复合材料力学性能参数标定方法及系统，所述方法包括：获取碳纤维的测试类型，根据测试类型设计碳纤维试样结构，以及碳纤维试样的方向；对碳纤维试样进行预处理，并基于测试类型，对对应的碳纤维试样进行力学性能试验，获取试验数据；提取试验数据中的位移参数和应变参数，结合力学性能试验中的荷载数据，计算碳纤维试样的测试参数；建立与碳纤维试验相同的有限元模型，将测试参数输入有限元模型进行运行模拟，并基于运行模拟结果与试验数据的对比结果，对测试参数进行校准，得到校准后的测试参数。技术研发人员：熊维清,何恩泽,余春丽,高翔,冯毅,于人杰,王国杰,赵清江受保护的技术使用者：中国汽车工程研究院股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21