搜索Abaqus中復合材料的分析方法
2017-12-14 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
復合材料不是簡單的把幾種材料混合到一塊。它具有一些普通材料不具有的特點,對濕熱環境、沖擊、電化學腐蝕、雷電和電磁屏蔽等環境具有與普通材料不同的特性。
復合材料的結構形式:有層合板、夾層結構、微觀模型、編織預成型件等。
復合材料的結構和材料具有同一性,其結構成型的同時,才能確定其材料分布。其性能與制造工藝密切相關,但制造工藝復雜。由于復合材料結構的各層之間的材料特性不同,導致其在承受復雜載荷作用下失效形式和失效準則的多樣性。
在abaqus中復合材料的分析方法:
一、建模
其結構形式決定了其建模方法,可以使用基于連續體的殼單元和常規殼單元。復合材料應用較為廣泛,但復合材料進行建模是一個難點,復雜結構光鋪層就需1個月之久
二、材料
使用(層材料)lamina類型建立材料參數。以賦予工程參數的形式賦予材料參數,也可使用SUBOPTION賦予材料強度數據。該類材料只使用平面應力問題。
對于層合板結構形式,Abaqus可采用2種方法定義層合板:復合材料截面定義、復合材料疊層定義
復合材料截面定義使用于每個區域的層特性是一樣的情況。這樣只需建立shell-composite即可,把截面屬性賦予二維(mesh中定義常規殼單元)或賦予三維(三維的尺寸要和shell中賦予的厚度保持一致。mesh中定義基于連續體的殼單元)
復合材料疊層定義使用composite-layup manager來定義,主要用于一個模型不同區域使用不同的層來構造。所以定義前要先分割區域,把不同的疊層分配給不同的區域。它可以定義基于連續體的殼單元和常規殼單元或實體單元的屬性。
常規殼單元定義各個層的厚度賦予二維模型。基于連續體的殼單元或實體單元要賦予三維模型(并且厚度是相對于單元長度的系數,故其厚度方向劃分一層單元即可)。
提示:
疊層參考坐標系的定義(Lay up方向)和各個疊層的坐標系的定義(ply方向)。定義正確的鋪層角、鋪層厚度、鋪層順序。ABAQUS不能分析單個鋪層法線變化超過90度的情況,這時需要定義多個多個鋪層。可隨意定義坐標系,在選擇后可以定義繞軸的旋轉角度來得到正確的坐標系。
經典實例:
模型描述:簡支夾層結構的四分之一模型,復合材料平板。平板均勻加載法向正壓力。總共分成三層:兩層堅硬蒙皮,一層軟質芯層
材料常數如下:Face sheets: E1 = 1.0 × 107 psi, E2 = 4.0 × 106 psi, R12 = 0.3, and G12 = G13 = G23 = 1.875 × 106 psi。Core: E1 = 10.0 psi, E2 = 10.0 psi,r12 = 0, and G12 = G13 = G23 = 1.875 × 106 psi
可用的建模方式如下:
1、 傳統殼單元模型:36 S4R elements 49 nodes
2、 連續殼單元模型:36 SC8R elements 98 nodes
3、 純連續殼單元模型:108 SC8R elements 196 nodes
4、 連續殼單元及傳統單元模型混合模型108 elements(72個S4R+36個SC8R) ,98 nodes
第四種方法在abaqus中效果圖如下:
先建立三維模型,并賦予連續體殼單元屬性,在mesh中在體網格表面生成共節點的面網格,并在property模塊中賦予面網格常規殼單元屬性。
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