三维空心夹芯复合材料侧压力性能有限元分析

更新时间:2018-12-21 13:23 | 来源:新闻中心 | 作者: | 点击数:

三维空心夹层复合材料的空间特征是芯纤维沿经向呈X形,可调整X形的高度(Z方向),X方向的两个方向间距可以设计、Y,结构示意图如图2所示。 1。该材料主要由玻璃纤维、碳纤维编织而成,具有高强度、高模数、轻质的特点。它已广泛应用于高速铁路、船舶、飞机、油轮、建筑等领域。

研究发现,结构材料在使用过程中主要承受压缩和低速冲击等载荷。这种负载可能对材料造成非常致命的损坏,甚至威胁材料的使用寿命。利用有限元软件ANSYS,可以模拟材料承载和失效历史,优化材料结构,提高材料性能。杨振宇建立了三维编织复合材料单元模型,并预测了材料的有效模量。黄巧平研究了碳纤维板复合材料的拉伸性能,并将弹塑性动态损伤本构模型应用于层合板。进行了失效过程的模拟。邹健等研究了高速冲击后织物增强层合板的损伤容限,并利用有限元软件分析了层合板的拉伸损伤扩展过程。姚秀东等有限元软件ANSYS建立了复合材料,分析了材料夹层板的结构模型,分析了结构参数对材料应力分布的影响。周亮等利用有限元软件建立了多纤维结构复合模型,并研究了材料的静态弯曲性能。

本文利用有限元软件ANSYS提出了三维空心夹芯复合材料的结构模型,并从微观角度分析了材料的侧压性能。

1建立一个模型

1.1基本假设

当材料在垂直于侧板的横向压缩载荷下受到压缩变形时,上板和下板起主要支撑作用。因此,在三维空心夹芯复合材料的有限元模拟分析中,主要研究了上下板的特性。要简化模型,请进行以下假设:

(1)当三维中空夹层复合材料承受横向压缩载荷时,主要变形是上下板弯曲变形,变形随压力的增加而增大。因此,在横向压力过程中假设芯材是弹性体。中间没有变形;

(2)在侧压过程中,上下板在水平方向上移位,在垂直方向上的位移是自由的;

(3)在侧压过程中,纤维横截面也近似为跑道形状,并且在承载过程中不会发生扭曲。

1.2模型建立

三维空心夹层复合材料主要由两个系统组成,即纱线系统和树脂系统。三维空心夹层复合介孔结构模型,纱线系统、树脂系统。2加载和计算

三维空心夹芯复合材料侧压力性能有限元分析

2.1刚性强度常数

环氧树脂体系。

2.2啮合和加载

网格化:三维空心夹层复合材料的结构模型由三面体网格化。

边界条件:材料根据实际横向压力测试条件进行约束,即左面板的位移受到约束,其中X、Z方向的位移设置为Free,Y方向的位移设置为到0毫米。

载荷应用:当三维空心夹层复合材料经受侧压试验时,属于静载荷分析。因此,受试者使用位移(位移)负载来加载右侧面板。 X、Z方向的位移设为Free,Y方向的位移设为-1 mm。

3结果与分析

3.1材料的应力和应变

当受到横向压缩载荷时,三维空心夹层复合材料的、纬纱交错应力具有最高应力值、,即1.9861GPa、0.092802mm / mm,芯材应力、具有最小应变值分别为0.4246MPa。、2.311510-4mm /毫米。结果表明,当三维中空材料承受横向压力载荷时,上下板是受压的主体,芯材受到的压力很小。因此,在实际生产和应用中,应特别加强上下板经纬交织的结构强度和刚度设计。最大位移出现在右侧(在负载处),最小位移出现在左侧,最大值、是1.0114mm、0.11594mm。

3.2组件应力和应变

(1)当三维中空夹层复合材料承受横向压力载荷时,纤维起主要支撑作用,树脂起次要作用。经受横向压缩载荷时,经向碳纤维的最大应力值为1.9861 GPa,最小应力值为、为221.83 MPa;树脂的最大应力值为376.39MPa。最小应力值、为0.75253 MPa。解释纤维是复合材料力学性能的主要决定因素;

(2)在本文的三维空心夹层复合材料中,当侧压力位移载荷达到1mm时,材料的破坏方式主要是树脂开裂。纤维的最大应力值为1.9861GPa,小于表2中碳纤维断裂强度的5.3GPa,表明碳纤维没有破裂。树脂的最大应力值为376.39MPa,大于表2中370MPa的断裂强度值,表明树脂已经发生。破裂损坏;纤维的最大应变值为0.092802 mm / mm,树脂的最大应变值为0.085546 mm / mm,纤维的应变值远大于树脂的应变值,表明树脂和纤维具有经历了一次大的脱粘现象。






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