缝合复合材料刚度性能有限元分析

1.   概述

    缝合复合材料是一种具有深远应用前景的新型树脂基复合材料，本文旨在给出缝合复合材料弹性常数的一种计算方法，对缝合复合材料力学性能进行有限元分析，在一定程度上复现附件文献的结果。

2.   缝合复合材料结构

缝合复合材料结构如图1所示，包括层合板和缝合纤维束。其中，面板采用0度和45度对称铺层，共计6层。

                                                         图 1 缝合复合材料结构

 

3.   载荷及边界条件

为计算材料不同方向的刚度性能参数，需要计算4个工况：

                                                                  图2 x方向拉伸

                                                                  图3 y方向拉伸

                                                                图4 z方向拉伸

                                                             图 5 面内剪切

4.   数据处理方法

弹性模量的计算采用式：

泊松比的计算采用式：

剪切模量的计算采用式：

需要指出的是，应变的计算采用面上平均位移除以加载方向模型长度得到。

5.   复现文献结果

5.1应力分布

X方向应力分布如图6所示。

（a）本文结果	（b）文献结果
图 6 x方向加载应力分布

从图中可以看出，本文应力分布趋势与文献一致。

5.2位移分布

X方向加载位移分布如图7所示。

（a）本文结果	（b）文献结果
图 7 x方向加载位移分布

从图中可以看出，本文位移分布趋势与文献一致。

5.3刚度性能

本模型所得材料刚度性能参数见表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

表中数据与文献数据接近。

附上参考文献：

参考文献.pdf

最后，有复合材料仿真相关需求欢迎添加管理员扣扣：3045552826，微信：CAE320，更多干货欢迎关注“320科技工作室”微信公众号。