基于apdl的层合板破坏过程分析

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1、基于APDL的层合板破坏过程分析为研宄层合板的破坏过程，用APDL编程，自定义复合材料的单元破坏判据，分析[90°/??±45°/0°]??s??铺排方式的层合板破坏过程.建立层合板宏观和微观的ANSYS模型，分析对比其破坏应力.结果表明：宏观模型破坏应力与微观模型破坏应力略有差别，但微观模型能更直观地给出层合板破坏的动态过程.APDL编程方法可拓展ANSYS有限元程序对复合材料的强度计己的信息，.xzbu.8/view~8771469.关键词：复合材料；层合板；破坏准则；APDLTB332；TB115.1？?A??Destructionprocessanalysisofcompositel

2、aminatebasedonAPDLLIBaofeng,ZHENGJian,NIXinhua,ZHAOLei,ZHONGGuohui,SUNTao(DepartmentofArtilleryEngineering,OrdnanceEngineeringCollege，Shijiazhuang050003,China)Abstract：Tostudythedestructionprocessofcompositelaminates,theprocessfrominitialdestructiontoultimatedestructionofcompositelaminatesin[90°/±4

3、5°/0°]??slayoutwayisanalyzedusingcustomizedcompositeelementdestructioncriteriaapplyingAPDLprogramming.ThemacromodelandmicromodelarebuiltinANSYSanddestructionstressisanalyzedandcompared.Theresultsindicatethatthedestructionstressofmacromodelisslightlydifferentfromtheoneofmicromodel,butthelaminatedest

4、ructionprocesscanbeintuitivelyfiguredoutbymicromodel.APDLprogrammingmethodcanextendthecompositestrengthcomputationofANSYSfiniteelementprogram.Keywords：composite;laminate;destructioncriteria;APDL0引言复合材料强度计算分析复杂，由于分析问题的角度和解决问题的方法不同，迄今为止产生许多不同的强度理论，但“除了一些非常有限的情形外，还缺少证据表明存在这样一个破坏判据：能给出即使是单向复合材料或者层合板较为精

5、确、有实际意义的破坏预报[1]”.这个结论虽然出乎许多人的意料，但从“破坏分析奥运会”的评估结果看，在盲算阶段所有125个评价点中，最优秀的理论也只有64个评价点能将误差控制在10%以内，说明复合材料具有极强的个体差异性，在工程应用中需针对不同的材料确定不同的强度理论进行计算.因此，在进行有限元模拟过程中，将符合所使用复合材料的破坏准则引入到有限元分析中非常重要.APDL语言为用户自定义复合材料的破坏准则提供有效途径.本文综合微观力学的计算方法，以[90°/±45°/0°]??s层合板为例对复合材料的破坏过程进行有限元分析.层合板是许多单层单向复合材料叠合在一起的板结构，其层数和每个单层径向

6、的排列方向都可以不同.层合板的力学分析比单向复合材料复杂得多，这主要是层与层之间组成静不定结构，仅仅依靠平衡方程不能确定每层所分担的载荷，必须补充变形协调条件.由于每层的排列方式以及所承担的载荷都可能不同，导致各层破坏顺序也不一致，有的层先破坏，有的层后破坏，形成渐进破坏的过程.[2]用微观力学的方法，只需知道纤维和基体材料的性能指标、纤维的体积含量以及每层的铺排角和厚度等参数就可进行求解：而宏观力学方法需以单层板本身的试验数据为基础.因此，微观力学方法具有一些宏观力学方法难以比拟的优势.1有限元分析模型及计算流程复合材料破坏准则是应力（应变）和强度的数学函数，描述在复杂载荷状态下复合材料结

7、构破坏的条件.目前，复合材料强度准则有数十种之多，本文采用最大应力理论作为评判破坏的依据.本文以单层厚度0.25mm，[90°/±45°/0°]??s铺排方式层合板进行破坏过程分析.单向板的力学性能试验数据为：轴向拉伸强度1280MPa，轴向压缩强度??800MPa，？?横向拉伸强度40MPa，横向压缩强度?？145MPa,??平面内剪切强度73MPa，轴向极限拉伸应变2.087%,轴向极限压缩应变1.754