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Cohesive单元与复合材料渐进损伤应用实例

(2015-03-19 11:18:24)
标签:

杂谈

    复合材料有许多特性:制造工艺简单,强度高,刚度大,具有灵活的可设计性,耐腐蚀、对疲劳不敏感,热稳定性好。

由于复合材料的上述优点,在航空航天、汽车、船舶等领域,都有广泛的应用。在新型飞机设计中,复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。例如在某客机各种材料的使用状况,其中复合材料的比例约为50%

ABAQUS提供一种粘结单元(cohesive element),用以模拟两个部分之间的粘性连接,一般来说,它要求粘结材料尺寸和强度都小于粘结部分(比如多层复合材料的胶粘层),进而可以利用cohesive element模拟材料的断裂。

复合材料渐进损伤与cohesive单元联合使用可以模拟复合材料真实破坏情况。本文通过实例简单介绍利用ABAQUS模拟复合材料真实破坏情况。

单层壳尺寸为长246mm,宽13mm,厚为0.3mm,将单层壳复制18份,偏移每层壳,使19层壳两两接触,如下 1所示。

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTYYWHI8X3ibeq574AXianvicv3PLicVPd5EicxTNGKB6OVUxZVuZyfibRFAKeA/0?wxfrom=5

复合材料材料属性参数如下,单位为mm-T

密度:1e-9,弹性模量相关系数E1E2Nu12G12G13G23分别为10001450000.23376037603760

各层材料从下往上铺层角度如下所示

[90/60/-60/90/-45/45/90/0/90/45/-45/90/-45/45/0/45/45/-45/0]

复合材料渐进损伤引进hashin准则,各项参数如 2所示

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTYvy1d8dIibkZiavWTQ4ian3Gs0WVxWczvlZhQtk415iaJKZoxFQthjYlsxg/0?wxfrom=5

每层复合材料之间建立接触,接触属性为cohesive接触属性,参数如 3所示,

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTY5eVFQqcFMpV0icGmY5Uicib4OsyFW57lv7yxEtewIo5pSVibiaF7KAlmNQQ/0?wxfrom=5

边界条件如 4所示,

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTYEuo8EjRibuiagrzhLWWrRuuc3ZlM7uuAtmuPPibq6k8ps2DUzEGXAIfnA/0?wxfrom=5

分析步采用显式分析步,仿真时间为0.05S

计算结果如下所示

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTYtIeDXbcpwCz8ib1DsSvZTPd8M3eFUrxYEL9pBOolicwzTAVMIKIa8EJA/0?wxfrom=5

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTYO59Wv6vMzhWH8kgUsExiaRcTmVkJvzictuiaziaZtsBl1joXGdDN7oMdAw/0?wxfrom=5

http://mmbiz.qpic.cn/mmbiz/ibPA0zomXJw013EHlxXsMkudxKOUwJicTY0OHDCfmHacRnp7c2967HueWE0uuoJoSVgEoY6qOgxjtMMR5WibBJ1qg/0?wxfrom=5

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