Authors: Л.А. Бохоева | В.А. Титов | М.С. Шатов | К.В. Таргашин | Ш. Мей
Source: Modelirovanie, optimizaciâ i informacionnye tehnologii. (article, 2025-10-01)
Field: Materials Science — Materials Chemistry

Разработка программного обеспечения для определения упругих характеристик многослойного композиционного материала В статье рассматривается разработка программного обеспечения для автоматизированного расчета упругих характеристик многослойного композиционного материала (МКМ), применяемого в конструкциях, подверженных высокоскоростным ударным нагрузкам. Сформированный массив расчетных данных может быть использован для обучения и тестирования искусственных нейронных сетей, применяемых при прогнозировании баллистических характеристик МКМ, подвергающихся высокоскоростным ударным нагрузкам. Разработан алгоритм определения упругих характеристик пакета из композиционного материала, включая переход от определения объемной доли волокна и матрицы к свойствам однонаправленного композита и всего многослойного пакета в целом. Реализована оценка прочности по критерию Мизеса-Хилла и возможность пакетной обработки данных через Excel. Результатом программы является анализ укладки слоев из разных материалов, с разными толщинами, углами ориентации волокон в слое и с различным порядком расположения по толщине пакета отдельных слоев и будет использован для разработки комплексного подхода к проектированию композитных конструкций. Разработанное программное обеспечение может использоваться как самостоятельный инструмент для инженерного анализа, так и в составе комплексных систем численного моделирования. Полученные результаты позволяют значительно сократить время подготовки входных данных для численного моделирования и обеспечить более высокую точность начальных параметров. This paper presents the development of software for the automated computation of the elastic properties of multilayer composite materials (MCM) intended for use in structures subjected to high-velocity impact loading. The generated array of calculated data can be used for training and testing artificial neural networks used in predicting the ballistic characteristics of MCM subjected to high-speed impact loads. An algorithm has been developed to determine the elastic characteristics of a composite laminate, encompassing the transition from fiber and matrix volume fractions to the properties of a unidirectional composite and subsequently to the full multilayered structure. The implementation includes strength assessment based on the Mises–Hill failure criterion, as well as support for batch data processing via Excel spreadsheets. The software provides analysis of stacking sequences comprising layers of various materials, thicknesses, fiber orientation angles, and through-thickness arrangements. The results will serve as a foundation for the development of an integrated approach to the design of composite structures. The developed software can be used as a standalone tool for engineering analysis or as part of integrated numerical modeling systems. The obtained results significantly reduce the time required to prepare input data for numerical simulations and ensure greater accuracy of initial parameters. Composite number ; Artificial neural network ; Matrix (chemical analysis) ; Software ; Computation ; Volume (thermodynamics) High-Velocity Impact and Material Behavior ; Mechanical Behavior of Composites ; Machine Learning in Materials Science