第五章复合材料
51复合材料的相关概念复合材料作为结构应用已有相当长的历史在现代复合材料构件已被大量应用于飞行器结构汽车体育器材及许多消费产品中复合材料由一种以上具有不同结构性质的材料构成它的主要优点是具有很高的比刚度刚度与重量之比在工程应用中典型复合材料有纤维和叠层型材料如玻璃纤维玻璃环氧树脂石墨环氧树脂硼环氧树脂等ANSYS程序中提供一种特殊单元层单元来模拟复合材料利用这些单元就可以作任意的结构分析了包括非线性如大挠度和应力刚化等问题对于热磁电场分析目前尚未提供层单元52建立复合材料模型与铁或钢等各向同性材料相比建立复合材料的模型要复杂一些由于各层材料性能为任意正交各向异性材料性能与材料主轴取向有关在定义各层材料的材料性能和方向时要特别注意本节主要探讨如下问题选择合适的单元类型定义材料层确定失效准则应遵循的建模和后处理规则
521选择合适的单元类型
用于建立复合材料模型的单元类型有SHELL99SHELL91SHELL181SOLID46和SOLID191五种单元ANSYSProfessio
al只能使用SHELL99和但SHELL46单元具体应选择哪一类单元要根据具体应用和所需计算结果类型等来确定所有的层单元允许失效准则计算1SHELL99线性层状结构壳单元SHELL99线性层状结构壳单元SHELL99是一种八节点三维壳单元每个节点有六个自由度该单元主要适用于薄到中等厚度的板和壳结构一般要求宽厚比应大于10对于宽厚比小于10的结构则应考虑选用SOLID46来建立模型SHELL99允许有多达250层的等厚材料层或者125层厚度在单元面内呈现双线性变化的不等材料层如果材料层大于250用户可通过输入自己的材料矩阵形式来建立模型还可以通过一个选项将单元节点偏置到结构的表层或底层
f2SHELL91非线性层状结构壳单元SHELL91非线性层状结构壳单元SHELL91与SHELL99有些类似只是它允许复合材料最多只有100层而且用户不能输入自己的材料性能矩阵但是SHELL91支持塑性大应变行为以及一个特殊的