复合材料层合板的层间应力有限元分析.pdf

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1、DOI：lO．3969／j．issn．1672—4011．2013．01．029复合材料层合板的层间应力有限元分析李斯华1，李良伟2(1．江苏南通六建建设集团有限公司，江苏如皋226500；2．苏州市建筑科学研究院有限公司，江苏苏州215011)摘要：本文研究复合材料层合板的层间应力，以经典板理论为基础，考虑横向剪切变形和层问相互挤压，构造每一铺层与层间胶层的位移场，采用有限元方法，应用广义势能原理确定位移场中的待定系数，从而确定层合板的位移场和应力场。采用ANsYs计算，计算结果显示，这种解法克服了

2、经典层合板理论的缺点，提高了层问应力的计算精度。关键词：复合材料；有限元法；层合板理论；层间应力中图分类号：TU502+．4文献标志码：A文章编号：1672—4011(2013)01—0063—02IllterI溘cialstI．e鼹analysiSOfoDmpositel舭血atedplat姻byfilliteelem吼tme也odⅡ．S访m1。Ⅱ厶口，瓣卯产(1．肠悸“M呦，lgⅣo．6C讥l九‘c如nco瑚删如nG，D印co．，玩，RHG∞226500，劬iM；2．鼠舶“日u抛昭&·靶帆^胁t豇

3、姗。Sl场bl‘215011．Chi船)AbSt阿ct：Thistextstudiestheinterfkials讹8sofcomp∞．itel锄inatedplates，whichb踮ed∞thechssicalphtetlleory．Itco璐iclerstheeⅡ＆toftl麓n8verse8heardefb珊ation．Thedi8．placementfieldofeachcomp∞iteply舳dgluelayerarede-sc曲ed．Thep舭ipleofgenemuzedpotenti

4、ale北qgyisusedtodete册inetlleunknowncoe妊icient8oftheabo、reseIi髓．Thepla怕珊ofANSYSisusedtosolvethequestion．F姗thecom．putationalresults，itc锄beshownth砒t}leme锄soveI℃omethedef＆toftheclassicalplatetheoryandimprovetheprecision0finteIfacialstress．Keywords：comp∞itema

5、terials；finiteeleⅡ圯ntmetllods；tlletheoryoflaIIlinatedplate；inte工fjcialstll皓s1概述复合材料是由两种或两种以上的单一材料，用物理或化学的方法经人工复合而成的一种多相固体材料。复合材料保留了组成材料的主要优点，克服或减少组成材料的许多缺点，还能产生其组成材料里没有的一些优异的性能，具有许多的优点。多层复合材料可以由一种纤维和基体的层片组成，也可以由不同纤维和不同基体的层片组成。根据其铺设情况，可以是对称铺设，材料对叠层板的中面是对

6、称的，均匀固化后不会产生翘曲；也可以不对称铺设，作者简介：李斯华(1963一)，男，江苏如奉人，现工作于江苏南通六建建设集团有限公司。一种是正交铺设，按O。或90。方向铺设，一种是斜交铺设，按+e，一0方向平衡成对铺设，这样固化后可不产生平面内的畸变。多层复合材料应用于板中，当铺层较多时可看成是各向异性的。复合材料层合板具有许多比单层板优良的性质，广泛应用于各个领域。2三层对称铺设四边简支方板结构本文运用有限元方法，分析四边简支条件下正交各向异性层合板的层间应力分布情况。对系统进行仿真分析，利用ANs

7、Ys程序计算算例，求出层问应力分布情况。下面给出一个典型算例。三层对称铺设四边简支方板，层合板单层为正交各向异性材料，其材料常数为：E。=‰，如=O．3岛，易=O．6‰G。2=O．16‰，G13=0．3晶，氏=0．2‰p12=0。3，弘13=0．3，弘∞=0．3●，f．ab图l层合板截面示意图层合板的长、宽、高尺寸分别为￡。=20h，k=20h，日=2h。层合板的铺层角为0。／90。／o。，层合板各单层的厚度为：0．48h／o．96h／o．48h，胶层厚度为0．04h。胶层为各向同性材料，其材料常数为

8、：E。=O．021晶，如=O．30均布载荷取为P=6．0×10-4玩2．1三层对称铺设四边简支方板结构ANSYS模拟ANsYS程序的操作由三个部分组成：P咒一proces∞r(／Prep7)，sohm∞(／S0lu)，P∞t—pDDcessor(／P璐t1，／Pog国6)，启动／Pq)7，建立将要计算的实体模型，然后是后处理阶段，分析计算所得的结果。层合板单层和胶层都选用stmctIlreSohd、BIickLayered46单元。这是一种三维板壳单元，