复合材料失效分析

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1、如图5-7所示，有一长3米的工字梁，高度为0.3m，上下翼缘的宽度为0.2m。材料为T300/5208，是20层对称分布叠层板，每层的厚度为0.001m，各层的方向角分别为0、45、90、-45、0、0、45、90、-45和0度，材料特性为：Ex=181Gpa，Ey=Ez=10.3Gpa，Gxy=Gxz=7.17Gpa，Gyz=3.78Gpa，υxy=0.016。沿轴强度：σx+=1500Mpa，σx-=1500Mpa，σy+=40Mpa，σy-=246Mpa，σz+=40Mpa，σz-=246Mpa，τxy=68Mpa（+表示受拉，-表示受压）。工字梁一端固定，另一端受集中力分别为：100N

2、、10000N和100N。计算工作应力和应变、失效应力和失效层等。图5-7叠层板工字梁结构和载荷示意图    5.3.2 GUI方式     (一) 定义单元类型、实常数和材料特性    1. 选取菜单元途径Main>Preprocessor>Elementtype>Add/edit/delete，弹出ElementTypes窗口。    2. 单击Add，弹出LibraryofElementTypes窗口，左边选择窗口选择StructuralShell，右边选择窗口选择中选择LinearLayer99,单击OK。    3. 单击ElementTypes窗口中Options,弹出SHELL9

3、9ElementTypeOptions窗口，将K8设置为ALLLayer，单击OK。单击ElementTypes窗口中Close。    4. 选取菜单途径Mainmenu>Preprocessor>ElementType>RealConstants，弹出RealConstants窗口。单击OK，弹出ElementtypeforRealConstants窗口。单击OK，弹出RealConstantsSetNumber1,forSHELL99窗口，依次输入NL=20、LSYM=1、LP1=1和LP2=20。    5. 单击OK，弹出RealConstantsSetNumber1，forSHEL

4、L99附加信息窗口，所有MAT输入1，所有TK输入0.001，THETA依次输入0、45、90、-45、0、0、45、90、-45和0。单击OK。再单击RealConstants窗口中的Close。    6. 选取菜单途径Mainmenu>Preprocessor>MaterialProps>MaterialModels>Structural>Linear>Elastic>Orthotropic,弹出OrthotropicMaterialProperties窗口，单击OK后依次输入EX=181e9，EY=10.3e9，EZ=10.3e9，PRXY=0.016，GXY=GXZ=7.17e9，G

5、YZ=3.78e9单击OK。    (二) 定义失效准则    1. 选取菜单途径Mainmenu>Proprocessor>MaterialProps>FailureCriteria>Add/Edit，选择为哪一个材料定义失效准则，本例只有材料1，直接单击OK，弹出Add/EditFailureCriteria窗口，在StressinTension的X、Y、Z栏中分别输入1.5e9、4e7、4e7，在StressinCompression的X、Y、Z栏中分别输入-1.5e9、-2.46e8、-2.46e8，在StressinShear的XY栏中输入6.8e7，单击OK。    (三) 定义有

6、限元模型    1. 选取菜单途径Mainmenu>Prepocessor>-Modeling-Creat>-Areas-Rectangle>ByDimensions，弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，在X1和X2处输入0和3，在Y1和Y2处输入0和0.3，单击OK。    2. 选取菜单途径UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements,将工作平面坐标系绕X轴逆时针旋转90度。    3. 选取菜单途径Mainmenu>Prepocessor>-Modeling-Creat>-Areas-Rectangle>ByDimen

7、sion，弹出CreateRectanglebyDimensions对话框，在X1和X2输入0和3，在Y1和Y2处输入0.1和-0.1，单击OK。    4. 选取菜单途径UtilityMenu>WorkPlane>OffsetWPbyIncrements，将工作平面坐标系沿工作平面坐标系Z轴移动-0.3。    5. 选取菜单途径Mainmenu>Prepocessor>-Modeling-Cr