先进复合材料格栅结构力学性能仿真分析.pdf

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1、第42卷第12期塑料工业2014年12月CHINAPIJASTICSINDUSTRY先进复合材料格栅结构力学性能仿真分析木周洲，巨嘉璐，魏要伟，蒋炳炎(1．中南大学机电工程学院，高性能复杂制造国家重点实验室，湖南长沙410083；2．中南大学航空航天学院，湖南长沙410083)摘要：以玻璃纤维增强聚丙烯基复合材料格栅结构为研究对象，针对格栅结构参数与格栅结构强度的关系，使用有限元分析软件Ansys对格栅角度和格栅厚度两个重要的结构参数进行仿真模拟。以等效应力和应力体积比大小为依据，考虑构件实际受力情况，作力学模型简化，通过仿真分析得出格栅角度与格栅厚度的理论优化值为42。和1．5mm，实现

2、对热塑性复合材料格栅结构的最优化设计。关键词：复合材料；格栅结构；有限元分析；力学强度DOI：10．3969／j．issn．1005—5770．2014．12．030中图分类号：TQ327．1文献标识码：A文章编号：1005—5770(2014)12—0123—04SimulationAnalysisforMechanicalPerformanceofAdvancedCompositeGridStructureszHOUZhou，JUJia。lu，WEIYao。wei，JIANGBing’yan(1．SchoolofMechanicalandElectricalEngineering，Th

3、eStateKeyLaboratoryofHighPerformanceandComplexManufacturing，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)2．SchoolofAeronauticsandAstronautics，CentralSouthUniversity，Changsha410083，China)Abstract：Glassfiberreinforcedpolypropylene—basedcompositegridstructurewasselectedforthestudy．Fortherelationshipbe

4、tweendstructureparametersandmechanicalproperty，finiteelementanalysisAnsyssoftwarewasusedtoanalyzetheeffectofgridangleandgridwidthonthegridstructurestrength．Accordingtothevalueofequivalentstressandratiobetweenstressandvolume，mechanicalmodelwassimplifiedwithconsideringtherealities．Theoptimumvalueofg

5、ridangleandgridwidthwas42。and1．5mmbysimulationanalysis．Thisstudyachievedtheoptimaldesignofthermoplasticcompositegridstructure．Keywords：Composite；GridStructure；FiniteElementAnalysis；MechanicalStrength先进复合材料格栅增强结构(AGS)的概念是型加工周期短、吸湿小、可多次重复加工及修补、预20世纪70年代由美国麦道公司首先提出的_lJ，其基浸料稳定、可回收再加工、无环境污染问题等优本构想是整个结构

6、由加强肋与蒙皮组成，加强肋呈正点J。但热塑性复合材料也普遍存在着承载能力不多边形网格分布，结构表现各向异性。研究表明由于高的缺陷，无法在使用环境较为苛刻、承载能力要求其自身结构特征获得相比其他形式强度和刚度增强较高的场合下使用J。30％以上，已广泛应用在飞机舱门、窗框、飞机最早的复合材料网格结构件是等网格结构l卜。机翼、油箱以及汽车防撞梁等平板或者壳类零部复合材料格栅结构处在复杂的受力环境中，受总体布件上。局的限制，要求体积小、质量轻、强度高。为了提高热塑性树脂基复合材料已成为复合材料异常活跃构件的总体性能水平，需要减轻格栅结构的质量，但的研究开发热点。近些年，国外热塑性复合材料的发这又会

7、降低格栅的强度。因此，复合材料格栅结构在展速度是热固性复合材料的数倍J，与热固性复合使用之前必须进行强度校核。实际的格栅结构受力多材料相比，热塑性复合材料的分子结构呈线形，分子种多样，边界条件十分复杂，用常规解析方法来求解受到外力作用时变形大，呈现出较高韧性，可达到热是十分困难的。有限元分析方法因其简单易行，能有固性树脂的10倍以上J。热塑性复合材料还具有成效地分析复杂结构在载荷下的应力分布情况。本文拟湖南省科技计划项目