AI辅助的复合材料多尺度损伤建模:基于3D Hashin准则的微观至宏观层合板失效分析
随着复合材料在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用,其多尺度损伤演化与失效机理研究成为工程安全设计的核心问题。传统分析方法在跨尺度建模效率与损伤判据精度上面临挑战。本文提出一种融合人工智能(AI)技术的复合材料多尺度损伤建模方法,通过结合三维(3D)Hashin失效准则,实现从微观组分(纤维/基体)到宏观层合板结构的全尺度失效行为精准预测。
在微观尺度,基于chatgpt等“AI”辅助进行参数化建模生成代表性体积单元(RVE)模型,采用3D Hashin准则量化纤维和基体的损伤起始与扩展,克服传统二维准则对横向应力与层间效应的忽略问题完成刚度强度计算;在宏观尺度,通过深度学习采用AI辅助参数化建模策略构建损伤演化代理模型,进一步改进调试3D Hashin准则并耦合渐进损伤分析方法,显著提升层合板强度与失效模式的预测效率。该方法为复杂载荷下复合材料结构的多尺度损伤分析提供了高精度、低计算成本的解决方案,对材料-结构一体化设计与寿命评估具有重要工程价值。