(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111445780.7 (22)申请日 2021.11.30 (71)申请人 南京辰茂新材料科技有限公司 地址 210000 江苏省南京市高淳经济开发 区双高路86 -1号3层 (72)发明人 徐田华　 (74)专利代理 机构 深圳紫晴专利代理事务所 (普通合伙) 44646 代理人 郭清秀 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G06F 113/26(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种碳纤维杆件铺 层设计优化方法 (57)摘要 一种碳纤维杆件铺层设计优化方法， 步骤： S1.基于材料力学和弹性力学基础， 建立单层材 料力学模型； S2.在步骤S1的基础上， 引入层合板 刚度分析和层合板柔度分析， 建立层合板力学模 型， 为下一步性能评价模型提供输入参数； S3.在 步骤S2的基础上， 引入层合板强度分析， 采用 Hill‑Tsai强度理论判断各单层板强度， 并用首 层破坏强度作为材料的破坏强度， 建立杆件力学 性能评价模 型， 再利用循环算法实现铺层优化的 设计。 本发 明通过建立正交各向异性单层材料在 任意方向的力学性能模型， 再采用Hill ‑Tsai强 度理论判断各单层板强度， 并用首层破坏强度作 为材料的破坏强度， 建立杆件力学性能评价模 型， 利用循环算法实现铺层优化的设计。 在复合 材料优化技术领域具有较好的应用前 景。 权利要求书1页 说明书17页 附图11页 CN 114218825 A 2022.03.22 CN 114218825 A 1.一种碳纤维杆件铺 层设计优化方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： S1.基于材 料力学和弹性力学基础， 建立单层材 料力学模型； S2.在步骤S1的基础上， 引入层合板刚度分析和层合板柔度分析， 建立层合板力学模 型， 为下一 步性能评价模型提供输入参数； S3.在步骤S2的基础上， 引入层合板强度分析， 采用Hill ‑Tsai强度理论判断各单层板 强度， 并用首层 破坏强度作为材料的破坏强度， 建立杆件力学性能评价模型， 再利用循环 算 法实现铺 层优化的设计。 2.根据权利要求1所述的一种碳纤维杆件铺层设计优化方法， 其特征在于： 所述步骤S1 中， 通过研究正交各向异性单层材料在主方向上 的应力—应变关系， 及正交各向异性单层 材料在非主方向上的弹性系数与正交各向异 性单层材料主方向的弹性系数之间的关系， 建 立正交各向异性单层材 料在任意方向的力学性能模型。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114218825 A 2一种碳纤维杆件铺层设计优化方 法 技术领域 [0001]本发明涉及复合材料优化技术领域， 特别涉及一种碳纤维杆件铺层设计优化方 法。 背景技术 [0002]随着复合材料的广泛使用， 如何更有效利用复合材料的优良性能， 提高设计潜力 成为人们追求的目标， 由此发展 出复合材料优化设计领域。 在这一领域研究中， 通过优化复 合材料制件的铺层参数、 结构形式、 纤维体积含量等参数信息得到更加优良的设计结果。 铺 层角度作为复合材料制件的一个重要的结构参数对其成型后的刚强度影响巨大， 一组较好 的铺层角度可能会使 结构的破坏强度提高一倍以上， 因此铺层角度成为复合材料优化设计 中不可忽视的一组重要参数。 发明内容 [0003]为克服上述现有技术中的不足， 本发明目的在于提供一种碳纤维杆件铺层设计优 化方法。 [0004]为实现上述目的及其他相关目的， 本发明提供的技术方案是： 一种碳纤维杆件铺 层设计优化方法， 包括以下步骤： [0005]S1.基于材 料力学和弹性力学基础， 建立单层材 料力学模型； [0006]S2.在步骤S1的基础上， 引入层合板刚度分析和层合板柔度分析， 建立层合板力学 模型， 为下一 步性能评价模型提供输入参数； [0007]S3.在步骤S2的基础上， 引入层合板强度分析， 采用Hill ‑Tsai强度理论判断各单 层板强度， 并用首层 破坏强度作为材料的破坏强度， 建立杆件力学性能评价模型， 再利用循 环算法实现铺 层优化的设计。 [0008]优选的技术方案为： 所述步骤S1中， 通过研究正交各向异性单层材料在主方向上 的应力—应变关系， 及正交各向异 性单层材料在非主方向上的弹性系数与正交各向异性单 层材料主方向的弹性系数之 间的关系， 建立正交各向异 性单层材料在 任意方向的力学性能 模型。 [0009]由于上述 技术方案运用， 本发明具有的有益效果 为： [0010]本发明提供的一种碳纤维杆件铺层设计优化方法， 将材料力学和弹性力学基础， 结合层合板刚度分析、 层合板柔度分析及层合板强度分析， 建立正交各向异性单层材料在 任意方向的力学性能模 型； 再采用Hill ‑Tsai强度理论判断各单层板强度， 并用首层破坏强 度作为材料的破坏强度， 建立杆件力学性能评价模 型， 利用循环算法实现铺层优化的设计。 在复合材 料优化技术领域具有较好的应用前 景。 附图说明 [0011]图1为本发明0 °/90°交叉铺层示意图。说　明　书 1/17 页 3 CN 114218825 A 3