1.一种碳纤维复合单向板偏载冲击的多尺度响应分析方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对于每个待分析的碳纤维复合单向板，执行以下步骤：

步骤1.1，建立待分析的碳纤维复合单向板的细观有限元模型、宏观有限元模型和微观有限元模型，确定偏载冲击时细观尺度下单向板的应变分量和碳纤维复合材料的基本材料参数、宏观尺度下单向板的外载荷应力分量、微观尺度下每个单胞内纤维的内应力和基体的内应力；

步骤1.2，从微观尺度上对单向板进行应力场预报，获得纤维和基体的内应力场分布情况和偏载冲击载荷下的单胞强度；将获得单胞强度与该单向板材料强度进行对比，若单胞拉伸强度不小于材料的拉伸强度，且单胞压缩强度不大于材料的压缩强度，进行步骤1.3；

否则，说明该单向板不符合强度要求；

步骤1.3，计算单向板的能量回收量Ua(θ)，

式中， 分别表示宏观尺度下单向板的外载荷应力分量， 分别

表示全局坐标系下宏观尺度下单向板的外载荷应力分量， 表示细观尺度下单向板的应变分量，θ表示单向板的纤维取向； 表示单向板的初始冲击动能，M表示重锤的质量，vi表示初始冲击速度，初始冲击速度vi是通过 换算后得到的，h表示重锤冲2

击高度，g为重力加速度，取值为9.8m/s ； 表示细观尺度下碳纤维复合材料的杨氏弹性模量， 表示细观尺度下碳纤维复合材料的面内泊松比， 表示细观尺度下碳纤维复合材料的面内剪切模量；

步骤2，对比每个单向板的能量回收量，将能量回收量最小的单向板作为性能最佳的单向板，该单向板的纤维取向作为最佳纤维取向。

2.如权利要求1所述的碳纤维复合单向板偏载冲击的多尺度响应分析方法，其特征在于，所述的步骤1.1具体包括：步骤1.1.1，从细观尺度确定偏载冲击载荷下单向板的应力‑应变关系，如式(1)；

式中， 表示细观尺度下单向板的应变分量，θ表示单向板的纤维取向， 表示细观尺度下碳纤维复合材料的杨氏弹性模量， 表示碳纤维复合材料的面内泊松比， 表示碳纤维复合材料的面内剪切模量， 分别表示宏观尺度单向板的外载荷应力分量；

步骤1.1.2，根据式(7)建立宏观尺度下单向板的载荷状态；

上式中， 分别表示宏观尺度单向板的外载荷应力分量， 为宏观尺度上的冲击平均接触力， 为宏观尺度上单向板中单向板在冲击方向上的截面面积；

步骤1.1.3，建立微观有限元模型：将单向板划分为立方体网格，每个网格代表一个单胞，通过式(8)、式(9)计算每个单胞内纤维与基体的内应力，式中， 分别表示单向板单胞中的纤维微应力在轴向、横向及面内方向载荷增量， 分别表示单向板单胞中的基体微应力在轴向、横向及面内方向载荷增量， 分别表示微观尺度下碳纤维复合材料单向板中单胞的微应力在轴向、横向及面内方向载荷分量；aij、bij分别表示当外载荷作用于单向板上时，基体与纤维内应力计算的桥联参数，i＝1,2,3；j＝1,2,3； 表示全局坐标系下宏观尺度下单向板的外载荷应力分量。

3.如权利要求1所述的碳纤维复合单向板偏载冲击的多尺度响应分析方法，其特征在于，所述的步骤1.2具体包括：步骤1.2.1：将公式(8)、(9)分别带入下式(10)、(11)中，更新纤维与基体的应力直至外载荷加载结束，获得纤维和基体的内应力场分布情况，式中， 分别表示在冲击过程中纤维与基体的总应力分量， 均为0，K＝0,1...；i＝1,2；j＝1,2；

步骤1.2.2：根据步骤1.2.1确定的总应力分量，通过下式(12)、式(13)、式(14)、式(15)中，可得冲击过程中不同的纤维与基体的总应力分量下，偏载冲击载荷的单胞的强度和表示纤维的拉伸强度， 表示纤维的压缩强度， 表示基体的拉伸强度， 表示基体的压缩强度。

4.如权利要求1所述的碳纤维复合单向板偏载冲击的多尺度响应分析方法，其特征在于，所述的步骤1.1中细观尺度下碳纤维复合材料的基本材料参数的计算公式为：式中，Vf表示纤维的百分含量，Vm表示基体的百分含量，纤维与基体的百分含量之和为

100％， 表示纤维的径向模量， 表示纤维的横向模量， 表示纤维的面内泊松比，m表示纤维的面内剪切模量，E表示基体的弹性模量，Gm表示基体的面内剪切模量。