摘要：为了充分发挥碳纤维复合材料的潜能,提出一种多尺度的复合材料结构可靠性优化设计方法。以平纹机织复合材料新能源汽车电池箱为研究对象,基于有限元法的均匀化理论预测方法,将机织复合材料各尺度之间的弹性参数进行关联,建立复合材料弹性性能预测解析模型和电池箱有限元模型。鉴于复合材料结构和设计变量受不确定性因素的影响,结合Kriging代理模型、SORA(stochastic optimal routing algorithm)法和蒙特卡洛仿真法,实现机织复合材料电池箱的多尺度可靠性优化设计。结果表明,优化后的电池箱在满足可靠性和轻量化要求的同时,能有效提高电池箱的模态频率和刚度,可为机织复合材料汽车零部件的优化设计提供指导。

摘要：基于平纹机织复合材料的细观结构单胞模型,考虑其制备过程中产生的孔隙缺陷为随机分布的特征,通过引入两参数Weibull分布函数,应用Python语言实现了ABAQUS的二次开发,并采用Linde等提出的失效准则,建立了含孔隙缺陷平纹机织复合材料的渐进损伤模型,利用有限元数值方法模拟了其拉伸应力-应变行为,针对该模型,讨论了孔隙缺陷对材料拉伸应力-应变行为的影响,并阐述了该平纹机织复合材料单胞模型在经向拉伸载荷作用下其纤维束的损伤及演化过程。结果表明,该模型给出的数值模拟结果与实验数据吻合较好,证明了模型的有效性,为该类材料的优化设计及其力学性能分析提供了一种有效方法。