基于HyperWorks 的不同铺层方式复合材料剪切强度有限元分析

剪切强度和剪切韧性是反映复合材料构件在复合受力状态下承载能力及耗能能力的重要指标,不同铺层方式的单向玻璃纤维与短切玻璃纤维混杂增强复合材料层合板的层间剪切性能有明显差异。文中基于HyperWorks 商用有限元软件建立了精确的复合材料层合板模型,通过数值模拟分析不同铺层方式复合材料层合板的层间剪切性能。研究结果表明,铺层材料对复合材料层合板的层间剪切性能影响较大,而铺层顺序对复合材料层合板的层间剪切性能影响较小。     

不同铺层方式的复合材料层合板弯曲性能的研究

以碳纤维缠绕电动节能车车架为研究对象,采用有限元分析和力学试验对比的方式研究碳纤维铺层角及铺层层数对碳纤维复合材料层合板弯曲性能的影响。以层合板铺层角度、铺层层数为变量设置试验对比组,在ANSYS Composite Prep/Post复合材料分析模块中创建层合板的有限元模型研究层合板在承受弯曲载荷时的抗弯表现。结合弯曲试验结果,分析不同铺层方式对碳纤维复合材料层合板弯曲性能的影响。结果表明:在铺设一定数量的±45°铺层的基础上,增加0°/90°正交铺层可提高层合板的静承载强度;增加铺层层数,可提高层合板的弯曲强度。     

复合材料工字梁铺层结构设计及强度研究

根据复合材料层合工字梁的结构特点,基于经典层合板理论和最大应力强度准则,用MATLAB软件编程设计了复合材料工字梁缘条和腹板的铺层结构。建立了基于工艺的3种工字梁铺层结构有限元模型,分析了静载荷作用下3种铺层结构的应力状态。给出了典型铺层的应力云图。计算了复合材料层合结构材料主方向应力,使用最大应力强度准则,给出了线性状态下3种不同铺层结构工字梁的极限载荷。有限元分析结果与经典层合板理论计算结果进行了对比。分析表明:1)工字梁铺层采用内C形连接和L形连接时极限载荷高于理论设计载荷,外C形连接的极限载荷低于理论值,3种铺层方式极限载荷误差都在9%以内,与理论值基本吻合;2)有限元分析结果显示初始损伤均发生在工字梁下缘条45°铺层中,损伤模式为基体断裂;3)工字梁结构极限载荷主要取决于基体强度;4)工字梁发生破坏的截面位于其固支端;5)所建立的基于经典层合板理论的工字梁设计方法和工字梁有限元分析模型是正确可靠的。     

复合材料铺层角度对蜂窝板动态性能的影响

为了提高卫星探测器蜂窝板的动态性能,将蜂窝板中的蒙皮和支撑结构采用复合材料设计。对蒙皮和支撑结构设计了六种复合材料铺层方案,并与常用的铝材结构进行分析对比,利用大型通用有限元分析软件ABAQUS,通过对复合材料件及蜂窝板整体结构的动态性能分析,研究铺层角度对蒙皮、支撑结构及整体蜂窝板刚度的影响,确定了最佳方案,满足航天飞行器基频设计要求。研究工作为蜂窝板的结构优化设计提供了理论依据,对同类航空结构的设计也有很好的借鉴作用。     

含分层复合材料层合板拉伸剩余强度研究

以T300/BMP316复合材料层合板为研究对象,开展了含预制分层层合板的静拉伸试验及静强度预测方法研究.通过试验获得含预制分层层合板的拉伸剩余强度.基于三维逐渐损伤分析方法,采用双层节点法模拟初始分层,建立了含分层复合材料层合板的静载逐渐损伤分析模型,静强度预测误差在5％以内.采用所建立的方法对分层处于不同层间位置的...     

大型风力机复合材料叶片铺层设计及结构特性研究

近些年来,风力发电发展迅速,复合材料的设计与研制是风力发电的关键技术之一。基于复合层压板理论和有限元分析方法,对风力机复合材料叶片进行分析。利用ANSYS软件中壳单元模拟叶片铺层,然后对铺层叶片进行强度分析和模态分析。通过叶片质量、重心等计算值与实测值的比较,证明了所提出的铺层设计方法的合理性。分析比较了flapwise和edgewise两个方向的不同变形,为叶片铺层优化工作提供了依据。     

碳纤维层压板复合材料拉伸性能的有限元分析

利用有限元软件Abaqus分别对[0°]8和[0°/45°/90°/-45°]S两种铺层结构的碳纤维层压板复合材料建模,模拟得到层压板拉伸时的应力-应变曲线,并与试验结果进行了比较;同时,基于Cohesive界面单元模拟了层压板在拉伸载荷作用下的层间力学性能及失效模式。结果表明:模拟得到的应力-应变曲线与试样结果具有较好的一致性;[0°/45°/90°/-45°]S结构层压板因纤维铺层方向的差异而具有明显的界面破坏现象,而[0°]8结构层压板的分层现象不明显。     

三维编织复合材料拉伸模量的有限元分析

利用改进的单胞模型对三维四向编织C/QY9511复合材料的拉伸行为进行有限元模拟,得到其在固定编织角下拉伸模量随纤维体积含量变化的曲线,并与实验值进行比较;结果表明,随着纤维体积含量的增加,其拉伸模量也在增加.     

复合材料的铺层展开技术研究

纤维增强复合材料由于其优良性能,在航空领域有了越来越广泛的应用。但是复杂曲面铺层的区域划分以及剪口处理技术、铺层曲面的展开技术、数控下料技术等关键技术尚未得到很好解决,因此复合材料设计制造的数字化程度不高。本文主要针对复合材料制造过程中的复杂曲面展开问题进行了相关的研究工作,根据复合材料铺层时的变形特点提出了一种可用的双基线铺层展开方法。     

无人机复合材料机翼铺层优化

复合材料铺层优化,使用MSC. Patran/Nastran对结构进行分析,根据计算需要从MSC.Nsatran的计算结果中提取数据,根据优化算法通过Matlab对这些数据进行处理,得出新的设计数据,然后更新模型进行分析计算,这样反复迭代直到收敛。经算例验证,该方法具有很强的实用性和通用性。     

缝合复合材料层板抗拉强度的预测

提出了缝合复合材料层板抗拉强度微观分析方法,建立了针脚处纤维局部弯曲的几何模型,将有限元法、桥联模型和最大应力判据相结合,根据主承力层的失效得到层板的抗拉强度,预测的结果与试验值吻合较好.     

球压痕法评价材料拉伸性能的有限元分析

球压痕法被广泛应用于设备材料真应力应变曲线、屈服强度和抗拉强度等拉伸性能的无损测试。它有望实现对在役设备材料拉伸性能的连续性监控,用于评估在役设备的结构完整性。建立了带有两种不同刚度压头的球压痕试验有限元模型,用于研究不同刚度压头对压痕载荷深度曲线和拉伸性能结果的影响。为了验证模型的有效性,将模拟16MnR材料获得的加载曲线和试验机获得的加载曲线进行对比,对比结果表明,模型能有效地实现球压痕试验的模拟。最后取16MnR和17-7PH两种材料做球压痕试验的有限元模拟,把模拟获得的结果与在试验机上进行常规室温拉伸试验获得的结果进行对比,对比结果表明,球压痕法可以有效测量材料的拉伸性能。     

有限元法分析刀具前角对切削加工的影响

建立了热力耦合、平面应变、连续带状切屑的二维正交切削加工有限元分析模型。分析了刀具前角对切屑几何形状、切削力和切削温度的影响。结果显示刀具前角增大,切削力明显减小,切削温度降低,切屑厚度减小,切屑形状更为细长。     

铝合金及复合材料板开孔损伤分析

分析计算了中心开孔损伤对铝合金板和不同铺层方式的复合材料板承载能力的影响。结果表明：在开孔尺寸一定的情况下，随着板宽的增大，开孔损伤板的应力集中因数减小；随着材料各向异性程度的提高，开孔损伤对板件的应力集中因数和承载能力的影响增大。这一结果在试验中得到证实。     

复合变幅杆有限元分析

变幅杆是超声波加工中的一个重要部件.在采用四端网络设计的复合多阶变幅杆的基础上,采用ANSYS对其进行有限元分析,验证其设计的准确性,对所设计的变幅杆进行优化,确定了变幅杆的最终结构,得出谐振频率和放大系数,使变幅杆更符合实际要求.     

基于MSC．NASTRAN的复合材料机翼有限元分析

通过有限元分析软件MSC．NATRAN,建立了复合材料机翼的有限元模型。针对所设计的飞机机翼在气动载荷作用下进行了强度分析,给出了主要构件的应力、应变结果,证明了这种复合材料设计是合理可行的,为复合材料在飞机上的应用提供了参考。     

不同沟形金刚石钻头刚度和强度的有限元分析

利用Pro/E建立金刚石钻头的三维模型,模拟钻削过程中钻头受力情况.应用ABAQUS有限元分析软件研究不同排屑沟槽、不同径向截形金刚石钻头的刚度和强度.并通过改变钻芯厚度、螺旋槽长度及螺旋角度等结构参数,研究钻头结构参数变化对钻头扭转刚度、弯曲刚度、轴向抗压刚度的影响规律.     

6061-T6铝合金MIG焊接头微区拉伸性能表征及接头拉伸性能的有限元仿真

建立了6061-T6铝合金MIG焊接接头微区拉伸性能测试的高精度等效试验方法;采用有限元模拟了焊接过程的温度变化情况,建立了温度与接头各微区拉伸性能的关系;获得了可表征接头各微区材料性能的参数,验证了将接头等效为不同热状态材料所建立的精细模型对接头性能预测的可靠性.结果表明:微区温度场、焊缝熔池形貌和拉伸性能的仿真模拟...     

某型汽车螺栓力学强度的有限元分析

针对某型汽车装配过程中出现的螺栓断裂问题,利用有限元法分析了当受到扭转载荷时,螺栓应力分布。结果表明,螺栓的预紧应力接近材料的断裂强度。因此,可以推测这种型号汽车螺栓在设计时,是以断裂强度作为极限应力。对于汽车螺栓这种数量多的非关键零件,利用三维设计软件自带的有限元模块做力学分析,是一种简便和快捷的方法,能够满足一般的强度校核要求。