PDF《内容简介》

1 ANSYS中复合材料的分析 钱鹏 陆新征 清华大学土木工程系

2004 内容简介 ? 复合材料的定义 ? 复合材料的建模 ? 选择单元类型 ? 定义层合板参数 ? 确定失败准则 ? 注意事项 复合材料的定义 ? 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材 料粘合而成具有新性能的一种材料.

常用的 复材主要为FRP(Fibre Reinforced Polymer) GFRP板CFRP索 复合材料的优点 ? 比强度高

2 5

10 20

2 5

10 钢G/E C/E(HT) C/E(HM) E/r*10 (Mpa)

5 s/r *10 (Mpa)

2 2 可选用的单元类型 ? Shell99:线性层合结构壳单元 8结点,3D壳单元 每个节点6DOF 模拟薄板、中厚板(宽/厚≥10) 线弹性材料 最多可以模拟250均厚层合板 可选用的单元类型 ? Shell91:非线性层合结构壳单元 8结点,3D壳单元,每个节点6DOF 非线性材料 最多可模拟100层?Shell181:有限应变壳单元 4结点,3D壳单元,每个节点6DOF 模拟薄板、中厚板(宽/厚≥10) 最多可模拟255层 可选用的单元类型 ? Solid46:3D层合结构实体单元 8结点,3D实体单元,每个节点3FOD 模拟层合厚板、层合实体 最多可模拟250层?Solid191 :层合结构实体单元 20结点,3D实体单元,每个节点3FOD 最多可模拟100层 其它可选用的单元类型 ? Shell63 ? Solid65 ? Solid95 ? Beam188 ? Beam189

3 定义层合参数 ? 确定每层的材料参数 总层数为3 对称开关键 输出第一层号 输出第二层号 定义层合参数 确定每层的材料、厚度、与角度 定义层合参数 复合材料常用的失效准则 ? 最大应变准则

4 复合材料常用的失效准则 ? 最大应力准则 复合材料常用的失效准则 ? Tsai-Wu准则(二次准则) 定义失效准则(Tsai-Wu) 正应力 强度值 剪应力 强度值 耦合系数 命令流(定义材性与失效准则) ? /PREP7 ? ET,1,SHELL99 ? RMODIF,1,1,3,0,0,0,0,0 ? RMODIF,1,13,1,0,.0002,1,90,.002, ? RMODIF,1,19,1,0,.0002, ? LAYLIST,ALL,,

,EX,EX ? !* ? MPTEMP,,

,,

,,

,,

? MPTEMP,1,0 ? MPDATA,EX,1,,

5.4e10 ? MPDATA,EY,1,,

1.8e10 ? MPDATA,EZ,1,,

? MPDATA,PRXY,1,,

0.25 ? MPDATA,PRYZ,1,,

? MPDATA,PRXZ,1,,

? MPDATA,GXY,1,,

8.8e9 ? MPDATA,GYZ,1,,

? MPDATA,GXZ,1,,

FC,1,S,XTEN,1.05e9 FC,1,S,YTEN,2.8e7 FC,1,S,ZTEN, FC,1,S,XCMP,-1.05e9 FC,1,S,YCMP,-1.4e8 FC,1,S,ZCMP, FC,1,S,XY,4.2e7 FC,1,S,YZ, FC,1,S,XZ, FC,1,S,XYCP,-1 FC,1,S,YZCP,0 FC,1,S,XZCP,0 !* FC,1,EPEL,XTEN, FC,1,EPEL,YTEN, FC,1,EPEL,ZTEN, FC,1,EPEL,XCMP, FC,1,EPEL,YCMP, FC,1,EPEL,ZCMP, FC,1,EPEL,XY, FC,1,EPEL,YZ, FC,1,EPEL,XZ,

5 注意事项 ? 复合材会呈现几种耦合效应:拉弯、弯扭;

这 是因为各层的材料性质不同造成的;

? 由于复合材料的输入数据较多,在求解之前应 对输入数据进行校核.常用命令有: ELIST EPLOT LAYLIST LAYPLOT PSYMB,LAYR,n PSYMB,ESYS,1 (显示单元局部坐标) SECPLOT 注意事项 ? 对于层合结构分析的数据,一般只有底 层与顶层的数据被写入结果文件,如果 要保存每层的数据,请设置KEYOPT(8) = 1. ? Ansys默认,Post1显示的结果都是在整 体的笛卡尔坐标系下的值.