基于ANSYS的铺层方向对复合材料的力学影响分析【附直播链接】

详细信息

作者优秀: 优秀教师/意见领袖/博士学历/特邀专家/独家讲师
平台推荐: 内容稀缺

2年前浏览5652

导读：复合材料是一种多相材料，由多种性质极不相同的材料组成。先进的复合材料在本世纪60年代初才发明，最具代表性的为聚合物为基的高性能的碳纤维和硼纤维复合材料。

复合材料性能的可设计性，是复合材料所特有的主要优点。纤维复合材料是由两种或两种以上不同强度和模量的材料所构成，在纤维和基体材料选定后，尚有许多材料参数和几何参数可变动，而且形成层合结构时每一层的铺设方向又可随意安排，这样就可以人为的改变组分材料的种类、含量，以及铺层方向和顺序，本文研究了不同铺层方式对其力学性能的影响规律。

一、模型的建立与计算

如图1所示，给出了层合板的有限元模型，在ansys有多个单元可以模拟复合材料，本文选取SHELL99单元来模拟层合板这个力学模型。本文的层和板共分为四层，每层的厚度为0.002m，长度和宽度都为0.25m。

图1 层合板的有限元模型

图2 层合板的有限元模型的载荷

本文的模型的计算边界条件：四边固定；在面上受到均匀的压力其大小为1e5pa。表1给出了复合材料的性能参数。

图3 铺层方向0/90/45/0的各层的等效应力

图3给出了铺层方向为0/90/45/0的各层的等效应力。由图可知：第一层的最大等效应力为0.117E9Pa；第二层的最大等效应力为0.627E8Pa；第三层的最大等效应力为0.747E8Pa；第四层的最大等效应力为0.114E9Pa。从以上数据可知：层合板的第一层和最后一层的应力最大，第二层的应力最小。

图4给出了铺层方向为0/45/45/0的各层的等效应力。由图可知：第一层的最大等效应力为0.114E9Pa；第二层的最大等效应力为0.739E8Pa；第三层的最大等效应力为0.749E8Pa；第四层的最大等效应力为0.114E9Pa。从以上数据可知：层合板的第一层和最后一层的应力最大，第二层的应力最小。

图4 铺层方向0/45/45/0的各层的等效应力

图5给出了铺层方向为0/90/90/0的各层的等效应力。由图可知：第一层的最大等效应力为0.117E9Pa；第二层的最大等效应力为0.635E8Pa；第三层的最大等效应力为0.635E8Pa；第四层的最大等效应力为0.116E9Pa。从以上数据可知：层合板的第一层和最后一层的应力最大，第二层的应力最小；铺层方向角相同的层其最大等效应力也相同。

图5 铺层方向0/90/90/0的各层的等效应力

图6 铺层方向45/-45/45/-45的各层的等效应力

图6给出了铺层方向为45/-45/45/-45的各层的等效应力。由图可知：第一层的最大等效应力为0.125E9Pa；第二层的最大等效应力为0.639E8Pa；第三层的最大等效应力为0.638E8Pa；第四层的最大等效应力为0.125E9Pa。从以上数据可知：层合板的第一层和最后一层的应力最大，第二层和第三层的等效应力最小。

图7 铺层方向90/45/-45/0的各层的等效应力

图7给出了铺层方向为90/45/-45/0的各层的等效应力。由图可知：第一层的最大等效应力为0.113E9Pa；第二层的最大等效应力为0.789E8Pa；第三层的最大等效应力为0.788E8Pa；第四层的最大等效应力为0.113E9Pa。从以上数据可知：层合板的第一层和最后一层的应力最大，第三层的应力最小。

结论

通过以上分析和计算可以得出以下结论：

（1） ansys可以处理复杂的复合材料力学问题。

（2）在同种载荷和边界条件下，不同的铺层方向对其应力有显著的影响，本文中铺层方向：45/-45/45/-45的等效应力最大；铺层方向为0/90/90/0的等效应力最小。这对实际的复合材料设计有一定的指导意义。

二、我的免费公开课

为了让大家掌握ANSYS ACP复合材料设计与有限元计算方法，仿真秀邀请平台优秀讲师张老师，于2022年11月2日20：00做客仿真秀，为大家带来《基于ANSYS-ACP复合材料设计与有限元计算》免费公开课。

以下为直播安排：

直播主题：基于ANSYS-ACP复合材料设计与有限元计算

直播时间：2022年11月2日晚20：00

直播链接：（链接保存至浏览器打开）：

https://www.fangzhenxiu.com/live/1036337025703022592?uri=391_f6XJaCZAQ4V

识别以下二维码也可报名直播

三、我的线上培训

此外，为了帮助学员系统学习结构强度理论及评估方法；掌握旋转结构、齿轮接触、螺栓连接结构、过盈配合结构、压力容器结构的强度有限元计算方法。仿真秀联合拥有18年仿真经验专家张老师将于2022年11月12-13日举办《结构强度、刚度、稳定性、疲劳及优化设计工程应用》培训，以下为培训详情：

1 培训目标

培训采用理论+软件操作+实例解析讲解方式，帮助学员快速掌握结构强度理论及评估方法；掌握旋转结构、齿轮接触、螺栓连接结构、过盈配合结构、压力容器结构的强度有限元计算方法掌握产品跌落冲击、粘接结构、结构的抗震、运动机构的强度有限元计算方法；掌握结构疲劳寿命计算、优化设计计算方法，有效解决用户实际工程应用疑难问题。

2 培训大纲

3 讲师介绍

仿真秀优秀讲师张老师：拥有18 年的结构，传热，流体，多物理场耦合和疲劳软件工程应用经验。擅长的软件 ANSYS 经典环境，ANSYS Workbench ，Fluent，nCode 和 LS-DYNA，以第一作者身份，出版有限元著作5 部,承担多项科研课题，有丰富的有限元培训经验，累计培训学员多达 5000 余人，深受好评。

4 时间、方式

时间：2022年11月12-13日（周六、日）

方式：网络直播授课

5 报名费用

报名费用：2199元（此费用包含培训费、资料费、发票费。）

6 增值服务

报名提供讲师1年答疑专栏服务
报名赠送培训全程回放
培训学员发放培训证书

7 报名方式

识别下方二维码报名，获取培训大纲及优惠详情

8 联系我们

主办单位：北京赋智工创科技有限公司

地址：北京市朝阳区八里庄东里1号CN08-A

联系电话：010-52167810

来源：仿真秀App

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：2022-11-02