一、復(fù)合材料特性
復(fù)合材料是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬等幾類不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型材料，它既能保留原組分材料的主要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具備的性能。可以通過(guò)材料設(shè)計(jì)使各組分的性能互相補(bǔ)充并彼此關(guān)聯(lián)，從而獲得新的優(yōu)越性能，與一般材料的簡(jiǎn)單混合有本質(zhì)的區(qū)別。復(fù)合材料是在結(jié)構(gòu)成形的同時(shí)形成的，因此，材料性能依賴于成形工藝，材料許用值與結(jié)構(gòu)成形工藝密切相關(guān)，同時(shí)，所用材料/工藝的任何變化都有可能對(duì)結(jié)構(gòu)性能帶來(lái)變化。
復(fù)合材料具有許多特性：
1.制造工藝簡(jiǎn)單
2.比強(qiáng)度高，比剛度大
3.具有靈活的可設(shè)計(jì)性
4.耐腐蝕，對(duì)疲勞不敏感
5.熱穩(wěn)定性能、高溫性能好
由于復(fù)合材料的上述優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、汽車、船舶等領(lǐng)域，都有廣泛的應(yīng)用。同時(shí)，復(fù)合材料的大量應(yīng)用對(duì)分析技術(shù)提出新的挑戰(zhàn)。
利用有限元技術(shù)分析復(fù)合材料的優(yōu)點(diǎn)：
1.采用傳統(tǒng)的等代設(shè)計(jì)（等剛度、等強(qiáng)度）、準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)等設(shè)計(jì)方法，復(fù)合材料的優(yōu)異性能難以充分發(fā)揮
2.在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析中，已經(jīng)廣泛采用有限元數(shù)值仿真分析，其基本原理在本質(zhì)上與各向同性材料相同，只是離散方法和本構(gòu)矩陣不同。復(fù)合材 料有限元法中的離散化是雙重的，包括了對(duì)結(jié)構(gòu)的離散和每一鋪層的離散。這樣的離散可以使鋪層的力學(xué)性能、鋪層方向、鋪層形式直接體現(xiàn)在剛度矩陣中
3.有限元分析軟件，均把增強(qiáng)材料和基體復(fù)合在一起，討論結(jié)構(gòu)的宏觀力學(xué)行為，因此可以忽略復(fù)合材料的多相性導(dǎo)致的微觀力學(xué)行為，以每一鋪層為分析單元
二、復(fù)合材料計(jì)算方法和分析能力
1.宏觀力學(xué)分析方法
從材料是均勻的假定出發(fā)，只從復(fù)合材料平均表觀性能檢驗(yàn)組分材料的作用來(lái)研究復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能。它把單向板看成均勻的各向異性材料，不考慮纖維與基體的具體區(qū)別，用其平均性能來(lái)表示單層材料的剛度和強(qiáng)度特性。可以比較容易地分析單層和疊層材料的各力學(xué)性質(zhì)。
2.細(xì)觀力學(xué)分析方法
從分析組分材料之間的相互影響來(lái)研究復(fù)合材料的力學(xué)性能。由于實(shí)際纖維形狀不完全規(guī)則和排列不完全均勻，制造工藝差異與材料內(nèi)部的缺陷等，細(xì)觀力學(xué)分析方法尚不能完全反應(yīng)實(shí)際材料狀況，故尚需進(jìn)一步深入研究。
3.復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)分析方法
它從更粗略的角度，把疊層材料作為分析的起點(diǎn)，來(lái)分析復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。它借鑒現(xiàn)有均勻各向同性材料結(jié)構(gòu)力學(xué)的分析方法，對(duì)各種形狀的結(jié)構(gòu)元件進(jìn)行分析。
三、ABAQUS中復(fù)合材料的建模技術(shù)
Abaqus/CAE中復(fù)合材料的前處理建模主要采用Composite Layup模塊，可以很方便的定義復(fù)合材料的每一個(gè)鋪層，包括材料、鋪層角、厚度等，而且可以很快捷的檢查所定義鋪層的正確性。
后處理模塊中，可以顯示每一個(gè)鋪層厚度方向上的應(yīng)力、位移、損傷云圖，也可以顯示復(fù)合材料厚度方向上變量的變化曲線。
另外，還可以使用Simulayt將CATIA CPD中設(shè)計(jì)的復(fù)合材料模型以及鋪層導(dǎo)入到Abaqus/CAE中。
四、部分案例
我們?cè)趶?fù)合材料計(jì)算方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn)，從復(fù)合材料設(shè)計(jì)到強(qiáng)度、疲勞、損傷分析計(jì)算，以及復(fù)材加工數(shù)據(jù)的獲取等方面均具備相關(guān)分析能力和項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)，由于部分項(xiàng)目涉密的原因，在此僅給出部分合作單位和概述： 1.某型復(fù)合材料連接件分析。
板材為復(fù)合材料，利用螺栓進(jìn)行連接，計(jì)算中設(shè)計(jì)鋪層設(shè)計(jì)等問(wèn)題： |
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總部李老師
