一种仿生复合材料的双螺旋交叉式铺层设计方法
摘要文本
本发明公开了一种仿生复合材料的双螺旋交叉式铺层设计方法，属于复合材料铺层设计方法领域。该方法是基于腔棘鱼鳞片的双螺旋结构与功能启示，通过线性递增纤维片层铺设的角度θi，分别形成一个正向螺旋单元[0/θi/2θi/.../180‑θi/180]以及反向螺旋单元[180/180‑θi/.../2θi/θi/0]，进一步变换纤维螺旋单元之间交叉式组合的错位角α，形成一系列双螺旋交叉式铺层设计方案。理论分析了双螺旋交叉式铺层设计对复合材料层合板力学性能的影响，并对错位角α进行优化设计。本发明优化设计的最佳错位角α，提升了复合材料层合板的理论面外刚度，同时有效弱化了纤维增强复合材料层合板x轴向与y轴向的等效弹性模量(等效弯曲模量)之间的差异性。
申请人信息
- 申请人:浙江大学
- 申请人地址:310058 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号
- 发明人: 浙江大学
专利详细信息
| 项目 | 内容 |
|---|---|
| 专利名称 | 一种仿生复合材料的双螺旋交叉式铺层设计方法 |
| 专利类型 | 发明申请 |
| 申请号 | CN202311561080.3 |
| 申请日 | 2023/11/22 |
| 公告号 | CN117521394A |
| 公开日 | 2024/2/6 |
| IPC主分类号 | G06F30/20 |
| 权利人 | 浙江大学 |
| 发明人 | 彭华新; 欧阳文婷; 王欢; 贡博文; 高翔 |
| 地址 | 浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号 |
专利主权项内容
1.一种仿生复合材料的双螺旋交叉式铺层设计方法，其特征在于，具体如下：S1：确定纤维片层逐层堆叠时的旋转角度θ；S2：根据确定的旋转角度θ，分别形成一个正向螺旋单元[0/θ/2θ/.../180-θ/180]以及一个反向螺旋单元[180/180-θ/.../2θ/θ/0]；S3：将所述正向螺旋单元和反向螺旋单元进行交叉式组合堆叠，形成奇数层为正向螺旋单元、偶数层为反向螺旋单元的铺层结构；通过变换正向螺旋单元和反向螺旋单元交叉组合时的错位角α，得到若干铺层结构，其铺层顺序表示为[0/180+α/θ/180-θ+α/2θ/180-2θ+α/.../180-θ/θ+α/180/0+α]；iiiiiiS4：依据错位角α进行交叉组合而成的仿生复合材料层合板，采用基于经典层合板理论的分析方法，预测所得的仿生复合材料层合板面内以及面外的力学性能；iS5：确定每个错位角α下交叉叠合而成的仿生复合材料层合板中的面内、面外力学性能，选择同时使得仿生复合材料层合板面内x轴向与y轴向的等效模量的差异性最小、面外刚度D最高的错位角α为最佳错位角α。i*i