Abaqus受剪板等效厚度计算
以下文章来源于AbaPY ,作者KongXH86
受剪板是承载效率较高的一类结构,在航空航天器结构中大量应用。在常见的工程结构中、家具中也常见。典型结构如工字梁的腹板、机翼的翼肋。飞机结构中薄壁加筋结构的剪流分析、应力分析是一项很重要的工作。任何设计总有约束,或减重,或补强,简单的受剪板会因连接、操作、穿插管线等原因而设计的“不简单”,在这种情况下,在按照理想状态下受剪板进行力学分析,可能引起极大误差。对于形状、材料、尺寸复杂的受剪板,如果按照设计状态建立详细有限元模型,则模型规模可能非常大。而通过等效计算,将复杂受剪板等效为简单受剪板,则可降低模型规模,提高计算效率。在飞机等效结构的计算中,等效受剪板厚度便是其中一项。下面介绍等效受剪板厚度的有限元计算方法。建立3个受剪结构模型(下图上排3个Part)及3个对照模型(下图下排3个Part),6个部件尺寸均为100×40mm,材料及厚度见图。对6个模型左边固支,其他边加剪流(壳模型用shell edge load,梁模型用line load)。进行静力分析,输出位移,以及各受剪板的内能和应变能(对于本例,二能相等)。为了便于对比,每个部件的所有单元建立一个set,输出6个set的内能、应变能。 查看一下位移U2云图。从理论上讲,通常以应变量等效计算等效受剪板厚度。不考虑屈曲情况下,载荷一定时,受剪板应变能与刚度成线性关系。因此也可以从刚度等效进行计算。上图中上排后两个部件(Pt-2、Pt-3)的右边非直线,不易确定变形量(位移),因此暂且从应变能进行等效。查看一下6个部件各自的应变能,如下图所示。查看各部件应变能,计算应变能比值EQ-1/PT-1、EQ-2/PT-2、EQ-3/PT-3分别为3.9355、1.0591、0.5874。将部件Eq-1、Eq-2、Eq-3的截面厚度分别改为3.936mm、1.059mm、0.587mm,再进行计算。查看位移云图、6个部件右边位移U2数据如下,中间一组位移差异有点大。再看一下应变能,两两重合,即ALLSE(PT-x)=ALLSE(EQ-x),x=1,2,3。如果仅应变能等效,而刚度没有等效,依然会影响力的分配和传递。仔细观察位移云图,Pt-2、Pt-3的上下两边和右边非直线,而在纯剪板中,四边为直线。在工程结构中,受剪板四边通常有“加强件”(桁条、梁、翻边等)。下面假设受剪板四边保持直线,对Pt-2、Pt-3的3条加载边的节点创建MPC_Beam约束,各MPC不包含各边端点,如下图所示。部件Eq-1、Eq-2、Eq-3分别于Pt-1、Pt-2、Pt-3的应变能比、右边位移U2的比值如下图所示。部件Eq-1的厚度为3.93mm,与Pt-1等效,工程误差0.03%左右;部件Eq-2的厚度为1.23~1.30mm,与Pt-2等效,工程误差6.5%左右;部件Eq-3的厚度为0.62~0.65mm,与Pt-3等效,工程误差4.1%左右。著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
首次发布时间:2021-06-23
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