SHELL995221定义各层材料的性质.doc

?5.2.2.1? 定义各层材料的性质 ????? 这种方法由下到上一层一层定义材料层的配置。底层为第一层，后续的层沿单元坐标系的Z轴正方向自底向上叠加。如果叠层结构是对称的，可以只定义一半的材料层。 ????? 有时，某个物理层可能只延伸到模型的一部分。为了建立连续的层，可以把这些中断的层的厚度设置为零，图5-1显示了一个四层模型，其中第二层在某处中断了。 图5-1? 有中断层的层叠模型 ? ????? 对于每一层材料，由单元实常数表[R，RMORE，RMODIF](Maim Menu PreprocessorRealConstants)定义如下性质： ????? 材料性质(通过材料参考号MAT来定义)； ????? 层的定向角(THETA)； ????? 层的厚度(TK)。 ????? 分层的截面可以通过截面工具来定义（PrepSectionsShell-Add/Edit）。对每一层，通过截面命令或截面工具（SECTYPE,SECDATA）定义下面的属性： ????? 材料性质(通过材料参考号MAT来定义) ????? 层的定向角(THETA) ????? 层的厚度(TK) ????? 每层积分点的数目(NUMPT) ???????材料性质--与其它单元一样用MP命令(Main Menu PreprocessorMaterial PropsMaterial ModelsStructural Implicit Linear ElasticIsotropic 或 Orthotropic)定义线性材料特性，用?TB?命令定义非线性数据表(塑性仅可以用于 SOLID191 和 SHELL91单元)。唯一不同是，复合材料单元的材料参考号由其实常数表来指定。对于层单元，MAT?命令(Main MenuPreprocessor-Meshing-Attributes Default Attribs)属性仅用于?MP?命令的DAMP 和REFT 参数。各层的线性材料特性可以是各向同性，也可以是正交异性，见《ANSYS Elements Reference》。典型的纤维加强复合材料包括各向异性材料，且这些特性主要以主泊松比的形式提供(见《ANSYS Theory Reference》§2.1.1)。材料方向平行于层坐标系(由单元坐标系和层定向角定义)。 ????? 层的定向角--它定义层坐标系相对于单元坐标系的角度。它是这两个坐标系的X 轴之间的夹角(单位为“度”)。缺省情况是层坐标系与单元坐标系平行。所有单元都有缺省的坐标系，可用ESYS命令(Main MenuPreprocessor AttributesDefault Attribs)来改变。用户还可用自己的子程序来定义单元和层坐标系( USERAN 和 USANLY，见《ANSYS Guide to User Programmable Features》)。 ????层的厚度--如果层的厚度是常数，用户只需定义节点I处的厚度 TK(I)，否则四个角节点处的厚度都需输入。中断的层必须为零厚度。 ????每层的积分点数目—用于确定计算结果的详细程度。对于非常薄的层，当其和很多其它层一起使用时，有一个积分点就足够了。但对于层数很少的片状结构，需要的积分点就应该比较多，缺省为3。本特性仅适用于通过截面命令定义的截面。 ??????注意--目前，GUI只允许层数(实常数)最大值为100。如果需要层数大于100，可以使用?R?和RMORE?命令来实现。 ???5.2.4? 应遵循的建模和后处理规则 ????? 在复合材料单元的建模和后处理中，一些附加规则如下: ????? ????? 1、复合材料会体现出几种类型的耦合效应，诸如弯扭耦合、拉弯耦合等。这是由具有不同性质的多层材料互相重叠引起的。其结果是，如果材料层的积叠顺序是非对称的，则即使模型的几何形状和载荷都是对称的，也不能按照对称条件只求解一部分模型，因为结构的位移和应力可能不对称。 ????? ????? 2、在模型自由边界上的层间剪切应力通常都是很重要的。要求得在这些部位相对精确的层间剪切应力，则模型边界上的单元尺寸应约等于总的叠层厚度。对于壳来说，增加实际材料层数并不一定提高层间剪切应力的求解精度。但是，如果用 SOLID46、SOLID95、SOLID191 单元，则沿厚度方向上的叠加单元会使得沿厚度方向上层间应力的求解更为精确。壳单元的层间横向剪应力的计算基于单元上下表面不承受应力的假设。这些层间剪应力只在单元的中心处计算，而不是沿着单元边界。建议使用壳-实体子模型精确计算自由边的层间应力。 ????? ????? 3、因为复合材料的求解需要大量的输入数据，故在进行求解之前应对这些数据作检验，可用如下命令来完成这些工作： ?????