復合材料層合板成形仿真

目錄

1問題描述..........................................................1

2ABAQUS前處理......................................................1

2.1Part.........................................................1

2.2Property....................................................2

2.3Assembly....................................................2

2.4Step.........................................................1

2.5Load.........................................................2

2.6Mesh.........................................................2

2.7Job..........................................................2

3ABAQUS/j-i

3.1顯示鋪層....................................................2

3.2查看各單層計算值...........................................3

4附錄...............................................................4

5參考文獻..........................................................7

紅合材料成形仿真實例復合材料層合板成形仿真

1問題描述

2本文實例來源于百度文庫“復合材料ABAQUS分析…精講版”，

本文目的在于了解分層殼單元的使用方法及其注意事項，同時收

集整理相關知識點。

3一塊邊長的方形兩層層合板，兩層厚度均為，第一層鋪層角，第二層鋪層角;

板的四邊完全固支，板的上表面受到的壓強。各單層的材料相同，材料屬性

如下：，，，，，，°

4ABAQUS前處理

4.1Part

已知為邊長為的正方形層合板，因此可建立層合板部件，命名為“Part-Laminaie”，

M3D,Deformable,Shell,Planar",輸入點(-127,127)、(127,-127)建立矩形平面,如

圖2-1所示。

Name:PaH-Phte

ModelingSpace

@3DO2DPlanarOAxiiynwnefric

TypeOptiom

噂Deformable

ODiscreterigid

None

OAMylicalrigid

OEulerian

BayFeature

Shape

OSolid

ShellExtrusion

Revolution

Owke

Swe?p

OPoint

Approximate300

[Continue…|Cancel

圖4-1建立層合板部件

復合材料成形仿真實例復合材料層合板成形仿真

4.2Property

(1)定義復合材料層合板的材料屬性

由于采用了IS(mm)單位制，故輸入的數(shù)值如表2-1所示。建立材料屬性，命名為

“Matlaminate”，輸入設置如圖2-2所示。由于復合材料是分層的，因此并不在此處

分配和創(chuàng)建截面屬性。

表4-1IS(mm)單位制

參數(shù)/12G?G3G?3

原始276GPa6.9GPa5.2GPa0.253.4GPa3.4GPa3.4GPa

IS276000

6900MPa5200MPa0.253400MPa3400MPa3400MPa

(mm)MPa

Wme:Ma:-ljmin4te

Descnpttoa:

Numberoffieldvarixblet:0:

ModubtineKale(lorvKccxtMtkity):longterm*

□Mocorvpfes$ior)

□Notmion

Dau

tl12Nu12G12G13G23

127?00690002SMOO■ES9HMOO

OKCacxel

圖4-2創(chuàng)建復合材料層合板的材料屬性

今CreateDatumCSYSX

Name:Datumcsvs-1

CoordinateSystemType

@Rectangular

OCylindrical

OSpherical

Lx

Continue...Cancel

(a)(b)

2

復合材料成形仿真實例復合材料層合板成形仿真

圖4-3創(chuàng)建局部坐標系

(2)創(chuàng)建局部坐標系

(3)在如圖2-3圖所示處創(chuàng)建局部坐標系。目的之一是當復合材料模型過于復雜

時，可以方便地利用局部坐標系進行鋪層設置。

(4)創(chuàng)建鋪層

該復合材料版板存在兩個鋪層方向和，井且每個鋪層厚度均為。

使用命令"Composite—Create”或Properly工具箱快捷方式創(chuàng)建鋪層，命名為

uCompositeLayup-ln,屬性設置為"2,ConventionalShell”,如圖2-4所示。

令CreateCompositeLayupX

CompositeLayui

Initialplycount:

ElementType

ConventionalShell

ContinuumShell

Solid

Continue...|Cancel

圖4-4創(chuàng)建鋪層

對每個鋪層進行詳細設置.，此處需要設置描述、區(qū)域法向、坐標系、鋪層名、鋪層區(qū)

域、鋪層材料、鋪層厚度、鋪層坐標系、鋪層方向、積分點等，如圖2-5所示。注意

此處使用的是全局坐標系。

當使用“Tools-Query”命令查詢鋪層時，使用全局坐標系的好處是檢查鋪層設置時會

有自動的鋪層方向顯示，而使用局部坐標系則沒有。

1

復合材料成形仿真實例復合材料層合板成形仿真

$Ed1CcmpMfteUyup

3ne.Compoutot^jp>1

Etewenttype:CofwcnoorolShe?DeicnpctvcUmvwietwopW4

UyupOrknftMaon

DcifWtion:PMiqlob^?

伊?tcoocdrtft*?ytSm

Normalcirecticft：OAm1OAxn2?AMR>

圖4-5使用全局坐標系設置鋪層屬性

aH

-2

AI

-

xtH

hJ.玄

*H

?M

13

3拈

*

?/

■

XT

*十

人

工

圖4-6鋪層檢查

4.3Assembly

裝配如圖4-7所示。

2

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今CreateInstanceX

Createinstancesfrom:

?jPartsiOModels

Parts

InstanceType

ODependent(meshonpart)

?Independent(meshc<iinstance)

Note：TochangeaDependentinstances

mesh,youmustedititspart'smesh.

□Auto-offsetfromotherinstances

OKApplyCancel

圖4-7創(chuàng)建裝配實體圖4-8創(chuàng)建靜力學分析步

4.4Step

(1)創(chuàng)建靜力學分析步，默認設置即可，如圖2-7所示。

(2)設置輸出

由于設置了不同的鋪層，因此若想查看每個鋪層的計算結果，應對場輸出設置進行一定

的修改，而歷史輸出設置可以保持不變。

保持原有的場輸出“F-Output-1"(Wholemodel輸巴區(qū)域)，新建一個新的場輸出“F-

Outpirt-2"(Composiielayup輸出區(qū)域),將輸出區(qū)域改為"Compositelayup”，并選擇

輸出的變量，如圖2-8所示。

OutputX

NameF<Xjtpui-2

Sup:Sup1

Procedixe：Suck.Jnev,

CompowteUyup:Part-Um?nMe-1.：o<npow<el?^jp-1H

“eQuency:(wryninrrenwnK三K1

OwUMXVvUUet

?SelectIMbe?ow0PretHecteddetwhsOAlOldtv?rWNet

S.PtPaQ.PfMAGLE________]

?avaWIM?9???**■???■W??????■????

BPffapteuk加印

口PUQLpbuk*tr?n(tmaoa<?U?8?ndconcrvle)

口PfEQMAXMMMWjmequrwktmplMbcttrain

IdPtMAG.PlMtkar^gnitude

□P(QC.(qsvkmtpUuacitr?m4ty?e<dwr1?cc

□(f.flMttcromponentt

0ft.ineUttkW*component

□TMC.TWrmal3』w

<>]|

omp*xMs?cnonR>nrt

?S?4?ctedfotMeh%□TopMIMdkJBottom

0AlM<ApoimgEM…

OilHcityl|

2includekxX《ootdZtedrectiom心m

OKOnce!

圖4-9鋪層場輸出設置

1

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4.5Load

施加壓力載荷，如圖2-9所示；并約束四條邊線的全部自由度，如圖2-10所

示。注意壓力值為IS1mm)：o

今CreateLoad

Name:Load-Press

Step:Step-1▼

Procedure:Static,General

CategoryTypesforSelectedStep

?MechanicalConcentratedforce

OThermalMoment

AcousticPressure

Shelledgeload

Surfacetraction

OElectrkal/Magnetic

Pipepressure

Bodyforce

OOtherLineload

Gravity

Bol:load

Generalizedplanestrainv

Continue...Cancel

(b)

圖4-I0創(chuàng)建壓力載荷

今CreateBoundaryCondition

Name:BC-Fix

Name:BC-Fix

Type:Displacement/Rotation

Step:Step-1~Step:Step-1(Static.General)

Procedure:Static.GeneralRegion:(Picked)

CategoryType;forSelectedStep

?MechanicalSymmetry/Antisymmetry/Encastre

OElectrical/Magnetic1Displacement/Rotation1

OOtherVelocity/Angularvelocity

Connectordisplacement

Connectorvelocity

Nou：Thedisplacementvaluewillbe

maintainedinwbsequentsteps.

Continue...CancelOKCancel

圖411創(chuàng)建約束

4.6Mesh

簡單的全局節(jié)點種子設置、結構化網格劃分技術即可，如圖2-11所示。

此處需要考慮的是單元類型，ABQUS提供了兩種可供選擇的單元類型，分別是

“S4R”和“S8R”，兩者主要區(qū)別在于GeometricOrder幾何階數(shù)。原始案例中

建議使用“S8R5”，如圖2-12所示。

2

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圖4-12網格劃分

ElementlibraryFamily

?Standard0ExplicitHeatTransfer

Membrane

GeocnetrkOrderSurface

0linear?QuadraticShell

QuadTri

ElementContros

DOFpernode:?§O6

Drillinghourglassscalingfactor:@UsedefaultOSpecify

Viscosity:?UsedefaultOSpecify

Elementdeletion:@UsedefaultOYesONo

MaxDegradaticn:■Usedefault0Specify

、8Kb:An8-nodedoublycurvedthinihell,reducedintegration,usingfivedegreesotfreedompernode.

Note:Toselectanelementshapeformeshing,

select-Mesh^Controls,fromthemainmenubar.

OKDefaultsCancel

圖4-13單元類型設置

4.7Job

建立“Job-1”，提交計算。

5ABAQUS后處理

5.1顯示鋪層

使用“Tools-Query”查看鋪層，如圖3-1所示。

2

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00?O/WofKpKr/AAA<XKWer?u.t??Ml1x)dbA?G<3rVWwpOft1"SudcPtola*30

LAW.1\

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KutO

M-*91^9*02?■"ML.

S?c*xv〔daervASCCMlLY-f^^UiKr-rCCMPOZrT^/i'XJ^-J-X'

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^cr?fMn!1;U?pTn?-X.000

dWY』*：$?

Dt*CEM，"*UD<fcrns4O0rt$<iteFactor；?2.075??00

3

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location"的選擇應與圖2-8中的場變量輸出“F-Oulpul-2"(Compositelayup輸出區(qū)

域)設置一致。

Module:pVi(ualU4t>on，Modet|；(X/WodcSp?ce/ABAQU$WohcSpace/XfiAQUSCompo$itematefUlUmifwce/Job-l.odb，

煙

:9鼎

、S,Mses

JLH

kR.Y-1

(Av\)75%)

a..738Oe+Ol

:得4627>4O1

ffl-+5720+01

T?5!67e4Ol

:L4-?461S4O1

■44060+01

■+35070.3

學■+2954*-K)l

曰■*2401e401

■+1294?+Ol

+7.413e+OO

今SectionPoints

Selectionmethod:OCategoriesgP6e1

Plies

NameFlter

PlV-1

xUrdXCXFCRIENCER2017xWedOct0912：29：57GMT406002019

1.000

iScaleFactor?iOTSe-KX)

Ptyrewltkx^tion:OBottommcst

⑥MiddleAirqlesectionpoint

OTopmoit

onpoiBson??6,integTAtioazl??SIMP9C0,NuaLayers?2

Apply1DefjuhtFieldOutput—CancH

(a)根據(jù)“F-Output-2"，此為正確選項