几何模型
带孔平板长为100mm,宽为30mm,高为1mm,中间孔的直径为12mm。平板由纤维方向为[0/90/45/0]的四层复合材料铺层而成,每层厚度为0.25mm。平板一端被全约束,另一端受到位移为2mm的位移加载,作用时间为0.01s。
材料参数
E11=131000MPa,E22=9000MPa,v12=v13=0.0307,v23=0.307,G12=G13=5000MPa,G23=4000MPa。纤维和基体强度分别Xt=1600MPa,Xc=1200MPa, Yt=200MPa, Yc=70MPa,S=90MPa。纤维方向使用chang-chang失效准则,而基体方向使用Tsai-Wu准则。
壳单元建模
本部分首先使用壳单元建模来模拟平板的渐进损伤。
壳单元几何模型
铺层角度
90°方向
45°方向
0°方向
实体建模
LS-DYNA中对于solid单元,每一层实体单元代表代表一层铺层,通过*ELEMENT_SOLID_ORTHO关键字定义方向。操作路径为Element tools-Element Editing-Direction。然后通过Vector,Rotata,Map,Smooth来调整铺层方向。
位移-力曲线
由壳单元和实体单元的位移-力曲线可知,两种建模方式获得的最大承载力几乎是相同的,约为7KN。在加载和落载阶段两条曲线具有较高的重合度。
ABAQUS模拟结果
下面为使用ABAQUS来对上述模型进行模拟,使用Hashin失效准则,获得的位移-力曲线如下图所示,其最大承受载荷约为8KN,而通过LS-DYNA获得的最大载荷为7KN,两个软件结果具有一定的差异性,这可能与内置的算法和本构关系有关,尽管是同一本构Hashin模型,ABAQUSH和LS-DYNA在输入本构参数的时候还是具有一定差异。