縫合複合材料剛度性能有限元分析

1.   概述

    縫合複合材料是一種具有深遠應用前景的新型樹脂基複合材料，本文旨在給出縫合複合材料彈性常數的一種計算方法，對縫合複合材料力學性能進行有限元分析，在一定程度上覆現附件文獻的結果。

2.   縫合複合材料結構

縫合複合材料結構如圖1所示，包括層合板和縫合纖維束。其中，面板採用0度和45度對稱鋪層，共計6層。

                                                         圖 1 縫合複合材料結構

 

3.   載荷及邊界條件

爲計算材料不同方向的剛度性能參數，需要計算4個工況：

                                                                  圖2 x方向拉伸

                                                                  圖3 y方向拉伸

                                                                圖4 z方向拉伸

                                                             圖 5 面內剪切

 

4.   數據處理方法

彈性模量的計算採用式：

泊松比的計算採用式：

剪切模量的計算採用式：

需要指出的是，應變的計算採用面上平均位移除以加載方向模型長度得到。

5.   復現文獻結果

5.1應力分佈

X方向應力分佈如圖6所示。

（a）本文結果	（b）文獻結果
圖 6 x方向加載應力分佈

從圖中可以看出，本文應力分佈趨勢與文獻一致。

 

5.2位移分佈

X方向加載位移分佈如圖7所示。

（a）本文結果	（b）文獻結果
圖 7 x方向加載位移分佈

從圖中可以看出，本文位移分佈趨勢與文獻一致。

5.3剛度性能

本模型所得材料剛度性能參數見表3。

E1/GPa	117.26
E2/GPa	11
E3/GPa	12.83
G12/GPa	5.73
μ21	0.11
μ31	0.33
μ32	0.34

表中數據與文獻數據接近。

附上參考文獻：

 

參考文獻.pdf

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