机械工程学报

作者：刘小峰, 张天瑀, 韦代平, 柏林, 陈兵奎

单位：重庆大学机械与运载工程学院 重庆 400044

关键词：复合材料层合板,应变能释放率模型,自适应粒子滤波,寿命预测；

基金：国家科技重大专项（J2019-IV-0001-0068)和国家自然科学基金(52175077)项目资助。

针对复合材料层合板基体裂纹的监测数据小样本特性、损伤参数量测的随机性、退化模型的不确定性等问题，结合基于能量释放率的基体裂纹演化模型，提出复合材料剩余使用寿命的自适应粒子滤波预测方法。该方法首先采用复合材料裂纹损伤的剪滞模型法，从微观力学角度分析了层合板基体裂纹密度与其有效刚度间的解析关系，在此基础上构建基于应变能释放率的层合板裂纹损伤正演模型。然后，综合考虑层合板损伤演化的个体差异性、模型误差、测量噪声等不确定性因素，以复合材料层合板的有效刚度及基体裂纹密度为观测量，建立层合板疲劳损伤的多参量动态状态空间。最后，采用自适应粒子滤波算法对层合板裂纹损伤的演化趋势进行预测评估，同时对每个载荷循环次数下的层合板剩余寿命进行迭代估计。有限元仿真与试验分析表明，模型预测方法揭示了层合板裂纹损伤的渐进演化规律，不仅能够对损伤状态进行有效追踪而且能准确地预测出层合板的剩余使用寿命。

来源：2024年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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