ANSYS復合材料仿真分析

在ANSYS中可以定義多種材料屬性：主菜單->preprocesser->MaterialProp->MaterialModels->翻開DefineMaterialModelBehavior對話框->頂部菜單中：Material->NewModel... ->彈出DefineMaterialID對話框->定義更多的材料2023-05-2323:31材料和基體材料。復合材料不僅保持了增加材料和基體材料本身的優(yōu)點，而且通過各相組分性能的互補和關(guān)聯(lián)，獲得優(yōu)異的性能。復合材料具有比強度大、比剛度高、抗疲乏性能好、各向異性、以及材料性能可設計的特點，應用于航空領(lǐng)域中，可以獲得顯著的減重效益，并改善構(gòu)造性能。構(gòu)總重量的25實體、夾層、桿梁等構(gòu)造。板殼構(gòu)造如機翼蒙皮，實體構(gòu)造如構(gòu)造連接件，夾層構(gòu)造如某些薄翼型和楔型構(gòu)造，桿梁構(gòu)造如梁、肋、壁板。此外，承受纏繞工藝制造的筒身構(gòu)造也可視為層合構(gòu)造的一種形式。一.復合材料設計分析與有限元方法承受傳統(tǒng)的等代設計〔等剛度、等強度〕、準網(wǎng)絡設計等設計方法，復是離散方法和本構(gòu)矩陣不同。復合材料有限元法中的離散化是雙重的，性能、鋪層方向、鋪層形式直接表達在剛度矩陣中。有限元分析軟件，無視復合材料的多相性導致的微觀力學行為，以每一鋪層為分析單元。二.ANSYS復合材料具有各向異性、耦合效應、層間剪切等特別性質(zhì)，因此復合材料構(gòu)造的準確仿真，已成為現(xiàn)代航空構(gòu)造的迫切需求。很多CAE失效破壞連續(xù)計算力氣等等。ANSYS作為一款著名的商業(yè)化大型通用有分析供給了完整準確的解決方案。復合材料的有限元模型建立針對飛機構(gòu)造中的復合材料層合板、梁、實體以及加筋板等構(gòu)造類型，ANSYS———層單元，以模擬各種復合材料，鋪層數(shù)可達250層以上，并供給特性、熱應力、疲乏斷裂等各種構(gòu)造和熱的分析功能和算法。復合材料的層合構(gòu)造定義：■鋪層構(gòu)造：ANSYS對于每一鋪層可先定義材料性質(zhì)、鋪層角、鋪層厚以通過直接輸入材料本構(gòu)矩陣來定義復合材料性質(zhì)。■板殼和梁單元截面外形：ANSYSI槽型等各種形式；還可以定義各種函數(shù)曲線以模擬變厚度截面。特別層合構(gòu)造的模擬：·切斷前后的板殼實際外形?！げ煌亴影鍤さ墓?jié)點協(xié)調(diào)：ANSYS板殼層單元的節(jié)點均可偏置到任意位置，使不同鋪層數(shù)板殼的節(jié)點在中面或頂面、底面對齊。·蜂窩/泡沫夾層構(gòu)造：ANSYS通過板殼層單元來模擬夾層構(gòu)造的特性，夾層面板和芯子可以是不同材料?！ぐ澹海瓕嶓w組合構(gòu)造：ANSYS將實體、板殼與梁等不同類型單元通過MPC雜構(gòu)造模型的處理。厚度、鋪層角度和鋪層組合形式，便利模型的檢查及校對。復合材料層合構(gòu)造分析ANSYS層單元支持各種靜強度剛度、非線性、穩(wěn)定性、疲乏斷裂和振動特性等構(gòu)造分析。完成分析后，可以圖形顯示〔雖然一個單元包含很多鋪層〕，依據(jù)這些結(jié)果可以推斷構(gòu)造是否失效破壞和滿足設計要求。復合材料失效準則ANSYS已經(jīng)預定義了三種復合材料破壞準則來評價復/〔Tsai-Wu〕準外，用戶也可自定義最多達六種的失效準則，對特別復合材料進展失效推斷。復合材料構(gòu)造層間剪切應力：復合材料層合構(gòu)造的層間剪切應力，幾乎完全依靠層間界面的樹脂基體承載，很簡潔導致層合構(gòu)造的分層破各鋪層按平面應力狀態(tài)計算，不考慮層間應力，不夠準確。ANSYS的缺乏，可以準確地求解層間應力。合材料構(gòu)造的熱應力分析必需引起重視?！鯝NSYS的構(gòu)造－熱耦合分析，可以對復合材料在熱環(huán)境下的熱膨脹應100℃～200℃的溫差而引起的構(gòu)造固化變形和剩余應力進展分析?！鯝NSYS程序中的材料性質(zhì)、強度準則均可以定義為隨溫度變化，以此來引入溫度變化對構(gòu)造物理性能的影響。三.復合材料構(gòu)造屈曲失穩(wěn)實例工程背景：飛機的復合材料構(gòu)造中，板加筋構(gòu)造形式最為常見，如壁板、隔框、翼盒等。通常，飛機的復合材料加筋板的厚度較薄，因此構(gòu)造ANSYS分析，并確定構(gòu)造的極限承載力氣。構(gòu)造壁板和筋條的厚度很小，為典ANSYS以協(xié)調(diào)鋪層數(shù)的變化導致的板構(gòu)造錯層。復合材料構(gòu)造屈曲失穩(wěn)理論屈曲所得出的結(jié)果偏大，不夠安全，實際工程中應用較少。非線性屈曲分析可以考慮構(gòu)造大變形、構(gòu)造初始缺陷、復合材料失效等實際工況，從而獲得更為準確的屈曲臨界載荷。特別是構(gòu)造屈曲失穩(wěn)之前，局部復合材料有可能已經(jīng)失效破壞，構(gòu)造的應力將重分布并且剛度有所減弱。因此考慮復合材料失效后，構(gòu)造屈曲荷載將有所降低并接近實際。屈曲分析結(jié)果首先進展特征值屈曲分析，屈曲臨界荷載為808.0KN。但是，在考慮構(gòu)造770.1KN。再引入復合材料構(gòu)造失效對非線性屈曲的影響，由于構(gòu)造局部失效導致應力重分布和剛度減弱，屈曲臨界載荷更降低為656.2KN。5%。應用小結(jié)果為656.2KN，與試驗結(jié)果相差僅5%，結(jié)果比較準確。而特征值屈曲分保守的，難以為復合材料構(gòu)造屈曲的設計供給準確依據(jù)。四.結(jié)論