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1、基于Patran環(huán)境平面編織層合板拉伸破壞仿真答辯者姓名:齊嘉偉專業(yè):飛行器制造工程學(xué)號(hào):080146121指導(dǎo)老師:盧翔論文框架課題介紹主要理論論文要點(diǎn)本文結(jié)論課題介紹平面層合板幾何建模(宏觀+細(xì)觀)定義材料(選用文獻(xiàn)中的材料)加載邊界條件(一段固支,一段拉伸)失效判據(jù)加載定義材料(運(yùn)用公式計(jì)不同條件下算層合板性能,了解文獻(xiàn)中的基體、纖維數(shù)據(jù))加載邊界條件(應(yīng)力應(yīng)變轉(zhuǎn)化)用細(xì)觀原理解釋宏觀現(xiàn)象,同時(shí)用細(xì)觀做出基體和纖維的失效原理圖給出失效損傷情況,反饋給設(shè)計(jì)人修改鋪層形式。主要理論經(jīng)典層合板理論編織層合板細(xì)觀
2、力學(xué)失效判據(jù)1從Patran得到剛度矩陣,求得逆矩陣,取A11、A12、A16,以求得各層應(yīng)力2用Hoffman判據(jù)判斷各層失效情況3用Heddy衰減理論重新定義失效后材料,重新計(jì)算1.關(guān)于復(fù)合材料——經(jīng)典層合板力學(xué)2.編織層合板——單胞模型簡(jiǎn)化W=2a+bWx=W/cosαWy=W/sinαWy=W/sinα幾何數(shù)據(jù)材料性能參數(shù)3.失效判據(jù)——選擇Hoffman失效理論Hoffman理論是在Tsai-Hill基礎(chǔ)上提出的,由于Tsai-Hill理論沒(méi)有考慮拉壓性能不同的材料,這方面Hoffman提出新的理論。
3、由于忽略了基體破壞的損傷形式,通過(guò)修正判據(jù),達(dá)到12方向上的統(tǒng)一,得出如下公式。性能干態(tài)室溫Xt(MPa)1496E1t(GPa)180ε1t(%)0.795ν120.28Xc(MPa)1496E1c(GPa)158ε2t(%)0.949Yt(MPa)40.1E2t(GPa)10.3ε2t(%)0.375Yc(Mpa)249E2c(GPa)11.3ε2c(%)2.495S(MPa)67.2G12(GPa)7.2У(%)1.467主要理論經(jīng)典層合板理論編織層合板細(xì)觀力學(xué)失效判據(jù)論文要點(diǎn)建模過(guò)程1.建模過(guò)程2.單胞
4、建模3.失效判據(jù)的應(yīng)用經(jīng)計(jì)算:±90°鋪層極限應(yīng)力值為:216.7MPa;0°鋪層極限應(yīng)力值為961.1MPa;±45°鋪層皆為17.4MPa。所以可判斷±45°鋪層先失效。3失效判據(jù)的應(yīng)用——±45°失效情況失效前失效后3失效判據(jù)的應(yīng)用——首層失效后重新計(jì)算之后將±45°和?45°的材料變?yōu)槭Ш蟮牟牧纤p性能,重新計(jì)算剛度矩陣,計(jì)算?!?5°的鋪層失效后的材料矩陣3失效判據(jù)的應(yīng)用——±90°失效情況重新計(jì)算各層應(yīng)力:其中90°鋪層的極限應(yīng)力為1318.6MPa,而0°鋪層的極限應(yīng)力值為650MPa,初步分析
5、是因?yàn)殇亴又小?0°鋪層較多的緣故,起到了抗拉的作用。3失效判據(jù)的應(yīng)用——第二次失效后重新計(jì)算4.細(xì)觀模型下的解釋分析各編織角下的X方向加載后的纖維束圖像各編織角下的XY方向加載后的基體圖像各編織角下的X方向加載后的基體圖像各編織角下的XY方向加載后的基體圖像結(jié)論(1)平面編制材料的基體材料與纖維材料性能相差較大,所以力學(xué)性能需要相互彌補(bǔ)。在編織過(guò)程中要考慮好鋪層的角度和各個(gè)鋪層角所占的比例。(2)復(fù)合材料單向?qū)雍习宓膶傩允强梢酝ㄟ^(guò)編織時(shí)候才用的幾何數(shù)據(jù)和基體、纖維的性能數(shù)據(jù)演算出來(lái)的。其中,當(dāng)編織角α相同時(shí)隨
6、著纖維體積含量Vf的增加,剪切模量Gxy在45°左右達(dá)到最大;Exx,Eyy前者在減小,后者在增大。(3)拉伸狀態(tài)下和剪力狀態(tài)下纖維的載荷都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基體的載荷,可以判斷是纖維首先失效。感謝各位老師寄予答辯機(jī)會(huì)!