利用ABAQUS分析不同密度PVC对复合材料层合板的强度影响.docx

不同密度PVC对复合材料层合板的性能影响分析报告一 问题描述层合板几何尺寸如下：铺层顺序：1.玻纤160g/ 90度角整面铺设。2.碳纤 200g/ 45度角整面铺设。3.PVC板（边距40mm铺设）。4.玻纤 160g/ 90度角整面铺设。其中，选取不同密度的PVC板分别铺设，选取密度为60kg/和80kg/。材料力学性质均已给出。载荷：均布载荷，10kg。约束：板边至距离板边80mm处固定约束。二 ABAQUS建模选取ABAQUS壳单元对问题进行有限元仿真分析。1 对PVC密度为60kg/的铺层进行建模分析1.1 ABAQUS前处理1.1.1 Part模块对铺层的区域进行分区，建立的壳体模型如下：1.1.2 Property模块建立材料，如图所示：玻纤160g/：碳纤 200g/：PVC（60kg/）：建立复合材料铺层：四周铺层：中间铺层：1.1.3 Assembly模块和Step模块建立非独立装配体，建立分析步、设置场变量输出。1.1.4 Load模块加载荷、加约束条件：1.1.5 Mesh模块建立S4R型网格，如图：1.1.6 Job模块建立ABAQUS输入文件：1.2 模拟计算利用ABAQUS/Standard求解器进行计算。1.3 后处理利用ABAQUS进行可视化后处理，得到需要的分析结果。2 对PVC密度为80kg/的铺层进行建模分析用同样的步骤对PVC密度为80kg/的铺层进行建模分析，得到分析结果。三 分析结果比较1 层合板变形比较1.1 PVC密度为60kg/的铺层整体变形（变形因子=1）：ABAQUS位移报告： 可见，位移最大处在层合板最末端（图中编号为11的节点），位移为-282.792mm。1.2 PVC密度为80kg/的铺层整体变形（变形因子=1）：ABAQUS位移报告： 可见，位移最大处在层合板最末端（图中编号为11的节点），位移为-281.134mm。1.3 总结两块板的最大位移之差为1.658mm。所以换不同密度的PVC加强板（密度之差为20kg/）对整体变形的影响很小。2 应力比较 从结果中分析得知，玻纤和碳纤在本问题中是不会破坏且安全系数相当高。所以着重研究PVC的应力场分布。2.1 PVC密度为60kg/的铺层PVC应力分布：ABAQUS应力报告：可见，应力最大处在层合板约束末端（图中编号为1313的单元），应力为0.333774MPa。PVC加强板不会被破坏。2.2 PVC密度为80kg/的铺层PVC应力分布：ABAQUS应力报告：可见，应力最大处在层合板约束末端（图中编号为1313的单元），应力为0.428325MPa。PVC加强板不会被破坏。2.3 总结两块板的最大应力之差为0.094551MPa。所以换不同密度的PVC加强板（密度之差为20kg/）对PVC加强板应力的影响很小。四 分析总结从以上分析可以得出如下结论：将层合板中的密度为60kg/的PVC加强材料换成密度为80kg/的PVC加强材料，对于层合板的性能影响很小，在问题的载荷和约束命题成立的条件下几乎可以互换。而且根据已知数据和仿真结果，两种PVC加强板的强度在该问题下均满足要求且有足够的安全裕度。2013.09.25