复合材料压缩过程中引入屈曲变形前后的对比

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  • 振动模态:

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  • 压缩过程(不考虑屈曲引入)

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在45KN出现拐点,在30步。

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30步,压缩时的面外位移,与一阶模态类似;31步已经不正常。在快破坏前几步与一阶模态很相似。

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30步树脂拉伸只是零星出现                31步出现树脂拉伸较大点。

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Step30 开始出现纤维压缩破坏           step31 全部破坏

  • 压缩过程(考虑屈曲引入)

1) 叠加屈曲模态(常用)

在特征值屈曲分析(以job名称为job-1_buckle为例)时,利用关键字*end step之前 插入:

*nodefile,global=yes,last=1

U

即输出最高阶仅到1的模态振型。 在非线性屈曲分析中,删除原来添加的关键字,(可能有其他冲突的关键字也需要删除)

在新模型中*step,name=step-1,nlgeom=yes行前面加入关键字

*imperfection,file=job-1_buckle,step=1

 1,0.01

即引入job-1_buckle。Fil第一阶屈曲形状的0.01倍(1%)作为初始几何缺陷。可 简单理解为曲面厚度的1%。

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引入buckle模态后,失效提前。最后载荷之所以上升,是因为力加载。

  • 压缩过程(考虑屈曲引入,并且位移加载)

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在线性段,取其中一点(0.54,30.46),计算其模量:

模型宽25mm,长75mm,共16层,每层厚为0.185,厚度为16*0.185=2.96mm

应力=30.46e3/25e-3/2.96e-3

应变=0.54/75

模量=应力/应变=56e9 Pa

  • 模型验证

M21单向带的力学性能

E1 = 147e3

E2 = 9800

Mu12 = 0.33

#t1 = input('input the facing thickness:')

# ta = 0.1868 # 单层厚度

ta=0.185

G12 = 4600

铺层为:layup="0/45/90/-45/0/45/90/-45/-45/90/45/0/-45/90/45/0"

算出的Ex=56e9 pa, Ey=56e9

  • 总结

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  1. 力加载和位移加载在线性段的表现基本一致。且算出的模量与根据经典层合板理论算出的模量符合性很好。
  2. 对于纯平板,在压缩过程破坏之前,其基本模态与一阶欧拉屈曲模态一致。
  3. 引入因屈曲产生的变形,即imperfection会影响平板的静力压缩过程,使结构提前破坏。引入屈曲后,线性转折点为34.5KN,比未引入屈曲的46.5KN,更接近线性计算的一阶屈曲载荷26.6。
  4. 到底需不需要引入屈曲变形,应该由实际试验结果来验证。

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(left)未此入屈曲变形  ,40步出现破坏。

(right)引入屈曲变形,31步出现破坏文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-813514.html

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