基于神經網絡的CFRP沖擊失效預測研究

摘 要：針對CFRP材料的沖擊失效預測問題，采用CFRP板開展沖擊實驗，基于ABAQUS建立仿真分析模型，比較仿真分析與實驗測試的沖擊載荷，相對誤差低于3.3%，說明了仿真分析方法的有效性。改變沖擊能量、沖擊角度和CFRP厚度，設計正交實驗，基于仿真分析模型獲得沖擊載荷。將仿真沖擊載荷、沖擊角度、CFRP厚度抽象為神經網絡輸入神經元參數，基于BP神經網絡理論，建立沖擊載荷預測模型，調整訓練參數并重新排列進行模型訓練。結果表明，文章模型預測準確度較高。

關鍵詞：CFRP材料 神經網絡

1 前言

CFRP（碳纖維增強樹脂基復合材料）具有重量輕、高強度和高耐沖擊性等特性，被應用于汽車、航空等行業。CFRP材料在使用、維修和制作過程中經常會受到不可避免的沖擊損傷，這些損傷是不易察覺并且導致材料的強度和使用壽命下降。

傳統復合材料結構研發周期較長，難以快速地給出設計方案，如何快速準確預測CFRP材料的抗沖擊性能，對優化CFRP材料的結構設計和提高抵抗外力性能方面有深遠的影響。

近年來，許多學者以傳統方法對復合材料抗沖擊性能等進行了深入研究。余粵凱[1]研究了金屬/CFRP低速沖擊和層間增強機理，研究發現CFRP遭受的沖擊載荷越大，沖擊所造成的內部損傷面積越大，CFRP力學失效提前；慕琴琴等[2]人研究了不同厚度及沖擊角度對復合材料平板抗沖擊能力的影響，結果表明復合材料抗沖擊性能與厚度有關，并且存在最優撞擊角度，使抗沖擊性能最大。……