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。
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(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: