車用碳纖維復(fù)合材料本構(gòu)參數(shù)反演方法.pdf

1、碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有質(zhì)輕高強(qiáng)、降噪減振、易于成形等優(yōu)點(diǎn)，在汽車車身覆蓋件等結(jié)構(gòu)的輕量化設(shè)計時具有較明顯的應(yīng)用優(yōu)勢。然而，碳纖維復(fù)合材料車身結(jié)構(gòu)在汽車碰撞等沖擊過程中處于復(fù)雜的復(fù)合應(yīng)力狀態(tài)，對其進(jìn)行準(zhǔn)確的仿真分析，需要基于準(zhǔn)確的材料參數(shù)。由于電測法等傳統(tǒng)測量技術(shù)存在測量點(diǎn)個數(shù)少、受環(huán)境影響大等局限性，不能準(zhǔn)確獲得復(fù)合材料拉伸試驗(yàn)試樣表面的全場位移場變化，難以獲悉準(zhǔn)確的本構(gòu)參數(shù)。因此，有必要研究一種適用性廣泛的方法作為識別復(fù)合材料本

2、構(gòu)參數(shù)的途徑。本論文針對上述技術(shù)難點(diǎn)開展了相應(yīng)地研究，其主要工作如下：
　?。?）提出一種基于數(shù)字圖像相關(guān)測量技術(shù)的車用碳纖維復(fù)合材料本構(gòu)參數(shù)反演方法。首先，通過數(shù)字圖像相關(guān)測量系統(tǒng)獲得碳纖維拉伸試樣的全場位移場；其次，根據(jù)試驗(yàn)環(huán)境和試樣幾何尺寸構(gòu)建正問題有限元模型與反問題優(yōu)化模型；最后，讓仿真結(jié)果逐步逼近所有測量點(diǎn)的試驗(yàn)測量值，使得二者在最小二乘形式的差值最小，此時有限元模型的本構(gòu)參數(shù)值最為接近真實(shí)值，從而一次性獲得復(fù)合材料的所

3、有本構(gòu)材料參數(shù)。本文在參數(shù)反演的反問題模型優(yōu)化時，采用歸一化處理方法，減少優(yōu)化后期搜索方向發(fā)生的偏差；引入先全局后局部的搜索策略，將隨機(jī)優(yōu)化方法和梯度優(yōu)化方法相組合，以實(shí)現(xiàn)反問題優(yōu)化的求解精度與收斂速度的平衡。
　?。?）對所提出的反演方法進(jìn)行了試驗(yàn)測試和驗(yàn)證。首先制作碳纖維拉伸試驗(yàn)的散斑試樣，獲得試樣表面多個測量點(diǎn)的平面位移響應(yīng)值；其次應(yīng)用本文提出的材料參數(shù)反演方法，研究了本構(gòu)參數(shù)個數(shù)對反演效率與精度的影響；最后將反演結(jié)果應(yīng)用于