基于多纤维RVE和聚类分析的低温复合材料贮箱跨尺度计算

摘要

采用碳纤维增强复合材料贮箱可显著减轻运载火箭的质量，但贮箱在低温环境中机械-热载荷作用下的分析方法有待研究，尤其是要准确地考量纤维与基体间产生的细观热应力。采用包含多根纤维的代表体元模型，结合基体、纤维失效准则，建立了细观应力场及失效预测模型，并采用k-means聚类方法开展降维计算，提出了一种高效、高精度复合材料贮箱跨尺度分析方法。结果显示：该方法能够根据纤维和基体的热、力学常数准确地预测复合材料单层板的弹性常数和破坏强度；结合某贮箱模型，模拟了机械-热载荷共同作用下复合材料贮箱渗漏失效的发生过程，给出了明确的失效载荷及失效状态。

关键词

复合材料贮箱 / 跨尺度计算 / 聚类分析 / 多纤维代表体元 / 渗漏失效