1.一种表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,包括以下过程:S1,选取与待预测碳纤维/金属层状复合结构试件中碳纤维层(2)一致的碳纤维板;
S2,对碳纤维板进行直接拉伸试验,加载到试件完全断裂破坏,并记录碳纤维板的载荷/位移曲线;
S3,对载荷/位移曲线进行分析计算,得到碳纤维板的直接拉伸强度ft‑T;
S5,对待预测碳纤维/金属层状复合结构试件的断裂强度Pmax进行计算:
其中,B为碳纤维/金属层状复合结构试件的宽度;x是碳纤维/金属层状复合结构试件的跨中截面内弯矩M到碳纤维层(2)与金属层(1)界面的距离;n为金属层(1)与碳纤维层(2)的弹性模量之比;h1为碳纤维/金属层状复合结构试件中金属层(1)的厚度,h2为碳纤维/金属层状复合结构试件中碳纤维层(2)的厚度;S为对碳纤维/金属层状复合结构试件进行三点弯曲加载的支点跨距;a0为碳纤维/金属层状复合结构试件的碳纤维层(2)表面的初始裂纹长度;Δafic为碳纤维/金属层状复合结构试件的裂纹扩展长度,Cch为碳纤维/金属层状复合结构试件的结构特征参数;ae为碳纤维/金属层状复合结构试件的等效裂纹长度; 为碳纤维/金属层状复合结构试件的特征裂纹长度;σn为碳纤维/金属层状复合结构试件的虚拟裂纹Δafic范围内的名义应力;ft为碳纤维/金属层状复合结构中碳纤维层(2)的拉伸强度,其中ft采用ft‑T代替。
2.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,结构特征参数Cch的计算过程为:Δafic=β·G=1.5Cch
其中β是离散系数,假定服从正态分布,β均值取为1.5,G为第二结构特征参数。
3.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,碳纤维/金属层状复合结构试件的等效裂纹长度ae的计算过程为:其中α为a0与碳纤维/金属层状复合结构试件的总厚度h1+h2的比值,Y(α)是几何因子,α小于1,Y(α)取1.12。
4.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,碳纤维/金属层状复合结构试件的特征裂纹长度 的计算过程为:其中KIC为碳纤维/金属层状复合结构试件的断裂韧度。
5.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,碳纤维/金属层状复合结构试件的虚拟裂纹Δafic范围内的名义应力σn的计算过程为:
6.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,碳纤维/金属层状复合结构试件的跨中截面内弯矩M与截面上的应力、应变的平衡关系式为:其中,金属层(1)上表面处的应力为σs;金属层(1)与碳纤维层(2)界面处的应力为σ′s,应变为ε′s;碳纤维层(2)在裂尖损伤区的应变为εn,碳纤维层(2)的当量弹性模量为En。
7.根据权利要求1所述的表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法,其特征在于,碳纤维/金属层状复合结构的跨中截面内弯矩M与碳纤维/金属层状复合结构试件的峰值载荷Pmax‑i的关系式为:
8.一种表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测系统,其特征在于,包括;
碳纤维板选取模块,用于选取与待预测碳纤维/金属层状复合结构试件中碳纤维层(2)一致的碳纤维板;
载荷/位移曲线获取模块,用于对碳纤维板进行直接拉伸试验,加载到试件完全断裂破坏,并记录碳纤维板的载荷/位移曲线;
直接拉伸强度计算模块,用于对载荷/位移曲线进行分析计算,得到碳纤维板的直接拉伸强度ft‑T;
断裂强度计算模块,用于对待预测碳纤维/金属层状复合结构试件的断裂强度Pmax进行计算:其中,B为碳纤维/金属层状复合结构试件的宽度;x是碳纤维/金属层状复合结构试件的跨中截面内弯矩M到碳纤维层(2)与金属层(1)界面的距离;n为金属层(1)与碳纤维层(2)的弹性模量之比;h1为碳纤维/金属层状复合结构试件中金属层(1)的厚度,h2为碳纤维/金属层状复合结构试件中碳纤维层(2)的厚度;S为对碳纤维/金属层状复合结构试件进行三点弯曲加载的支点跨距;a0为碳纤维/金属层状复合结构试件的碳纤维层(2)表面的初始裂纹长度;Δafic为碳纤维/金属层状复合结构试件的裂纹扩展长度,Cch为碳纤维/金属层状复合结构试件的结构特征参数;ae为碳纤维/金属层状复合结构试件的等效裂纹长度; 为碳纤维/金属层状复合结构试件的特征裂纹长度;σn为碳纤维/金属层状复合结构试件的虚拟裂纹Δafic范围内的名义应力;ft为碳纤维/金属层状复合结构中碳纤维层(2)的拉伸强度,其中ft采用ft‑T代替。
9.一种计算机设备,包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至
7任意一项所述表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任意一项所述表面划痕后碳纤维/金属层状结构断裂强度预测方法的步骤。