没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
ANSYS:复合材料结构分析技术教程.Tex.header.docx
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 39 浏览量
2024-08-24
11:22:16
上传
评论
收藏 32KB DOCX 举报
温馨提示
ANSYS:复合材料结构分析技术教程.Tex.header.docx
资源推荐
资源详情
资源评论
1
ANSYS:复合材料结构分析技术教程
1 ANSYS: 复合材料结构分析教程
1.1 简介
1.1.1 复合材料的基本概念
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料组合而成的新型材料,其目
的是通过材料间的相互作用,获得单一材料无法达到的性能。复合材料通常由
基体和增强体组成,基体材料如树脂、金属等,增强体如纤维、颗粒等。复合
材料的性能取决于基体和增强体的性质、分布以及它们之间的界面结合。
1.1.2 ANSYS 在复合材料分析中的应用
ANSYS 是一款广泛应用于工程分析的软件,它提供了强大的复合材料分析
功能,能够模拟复合材料在各种载荷条件下的行为。通过 ANSYS,工程师可以
进行复合材料的线性和非线性分析、疲劳分析、热分析等,以预测复合材料结
构的性能和寿命。
1.2 复合材料的建模与分析
1.2.1 创建复合材料层合结构
在 ANSYS 中,创建复合材料层合结构需要定义材料属性、层合结构和单元
类型。例如,定义一个由碳纤维增强的环氧树脂复合材料层合板,可以使用以
下步骤:
1. 定义材料属性:使用*MATERIAL 命令定义基体和增强体的材料属
性。
2. 定义层合结构:使用*COMPOSITE 命令定义层合结构,包括各层
的厚度、材料和方向。
3. 选择单元类型:对于复合材料分析,通常选择壳单元或实体单元,
如 SHELL181 或 SOLID186。
1.2.1.1 示例代码
/MAT,1,EPOLID
*DO, I, 1, 10
*ELSET, ELSET=LayerI, INSTANCE=Part-1
*SECTION, ELSET=LayerI, MATERIAL=1, TYPE=SOLID
2
*LAYER, THICK=0.1, ORIENTATION=I
*END DO
这段代码定义了一个包含 10 层的复合材料结构,每层厚度为 0.1mm,方
向从 1 到 10 变化。
1.2.2 应用力学分析
复合材料结构的力学分析包括静态分析、动态分析和非线性分析。在
ANSYS 中,可以使用*STATIC、*DYNAMIC 和*NLGEOM 命令来执行这些分析。
1.2.2.1 示例代码
*STEP, NLGEOM=YES
*STATIC
1.0, 1.0, 0.001
*END STEP
此代码段设置了一个非线性静态分析步骤,其中 NLGEOM=YES 表示考虑几
何非线性,1.0, 1.0, 0.001 定义了分析的时间步长和收敛准则。
1.2.3 疲劳分析
复合材料的疲劳分析是评估其在循环载荷下性能的关键。ANSYS 提供了多
种疲劳分析工具,如*FATIGUE 命令,可以预测复合材料的疲劳寿命。
1.2.3.1 示例代码
*STEP, NLGEOM=NO
*FREQUENCY, ACCELERATION=0.01, TIME=1000
*FATIGUE, DAMAGE=YES
*END STEP
这段代码设置了一个频率分析步骤,用于模拟循环载荷,并通过*FATIGUE
命令进行疲劳损伤分析。
1.3 结果后处理
ANSYS 提供了丰富的后处理功能,可以可视化和分析复合材料结构的应力、
应变、位移等结果。使用*POST 命令可以进入后处理模式,通过 PRNSOL 命令
打印解决方案,PLNSOL 命令可以绘制解决方案。
3
1.3.1 示例代码
*POST
PRNSOL, U
PLNSOL, S, ALL
这段代码将打印位移结果,并绘制所有单元的应力分布。
1.4 总结
通过上述步骤,工程师可以使用 ANSYS 进行复合材料结构的建模、分析和
结果后处理,从而全面评估复合材料结构的性能。这不仅有助于设计更安全、
更高效的复合材料结构,还能在产品开发的早期阶段发现潜在问题,节省成本
和时间。
请注意,上述代码示例和步骤是基于 ANSYS 的命令流输入方式,实际操作
中可能需要根据具体版本和界面进行调整。此外,复合材料分析是一个复杂的
过程,涉及到材料科学、力学和工程学的多个领域,因此在实际应用中,建议
深入学习相关理论和软件操作指南。
2 ANSYS 复合材料结构分析教程
2.1 前处理
2.1.1 建立复合材料模型
在进行复合材料结构分析前,首先需要在 ANSYS 中建立复合材料模型。这
通常涉及定义几何形状、材料属性和网格划分。以下步骤详细说明了如何在
ANSYS 中建立一个简单的复合材料层合板模型。
2.1.1.1 定义几何形状
1. 打开 ANSYS Workbench:启动 ANSYS Workbench 软件,创建一个
新的项目。
2. 进入 DesignModeler:在项目树中,双击 Geometry 模块,进入
DesignModeler 界面。
3. 创建层合板:使用 DesignModeler 的工具创建一个矩形,代表复
合材料层合板的几何形状。例如,创建一个长为 100mm,宽为 50mm 的
矩形。
4
2.1.1.2 示例代码
# ANSYS DesignModeler Python Script
#
创建矩形层合板
dm = GetDesignModeler()
dm.NewComponent("Rectangle")
dm.SetParameterValue("Length", "100mm")
dm.SetParameterValue("Width", "50mm")
dm.SetParameterValue("Height", "0.1mm")
dm.Update()
2.1.2 定义材料属性
复合材料的材料属性定义是分析的关键步骤。在 ANSYS 中,可以通过
Material 模块来定义复合材料的属性,包括但不限于弹性模量、泊松比和密度。
2.1.2.1 示例代码
# ANSYS Mechanical APDL Python Script
#
定义复合材料属性
from ansys.mechanical.apdl.core import launch_mechanical
apdl = launch_mechanical()
apdl.run('/CLEAR')
apdl.run('*DIM, mat_prop, ARRAY, 1, 6')
apdl.run('mat_prop(1) = 1') #
材料
ID
apdl.run('mat_prop(2) = 130e3') #
弹性模量
(MPa)
apdl.run('mat_prop(3) = 0.3') #
泊松比
apdl.run('mat_prop(4) = 1.5e-6') #
热膨胀系数
apdl.run('mat_prop(5) = 1.6e3') #
密度
(kg/m3)
apdl.run('mat_prop(6) = 0.3') #
剪切模量
(MPa)
apdl.run('*SUB, mat_prop, 1')
apdl.run('MP, EX, , , mat_prop(2)')
apdl.run('MP, PRXY, , , mat_prop(3)')
apdl.run('MP, TEXP, , , mat_prop(4)')
apdl.run('MP, DENS, , , mat_prop(5)')
apdl.run('MP, GXY, , , mat_prop(6)')
apdl.run('*ENDSUB')
apdl.run('MPDATA, mat_prop')
2.1.3 网格划分
网格划分是将模型分割成多个小的单元,以便进行数值分析。对于复合材
料结构,通常需要使用四边形或三角形的平面单元,以确保准确捕捉材料的各
5
向异性。
2.1.3.1 示例代码
# ANSYS Mechanical APDL Python Script
#
网格划分
apdl.run('/CLEAR')
apdl.run('ET, 1, PLANE183') #
定义平面单元类型
apdl.run('ESIZE, 5') #
设置网格尺寸为
5mm
apdl.run('MESH, ALL') #
对所有区域进行网格划分
2.2 注意事项
� 在定义复合材料属性时,确保输入正确的单位,如弹性模量应为
MPa 或 GPa。
� 网格划分的尺寸应根据结构的细节和分析的精度需求来调整。
� 使用 Python 脚本可以自动化模型的建立和材料属性的定义,提高
效率。
通过以上步骤,您可以在 ANSYS 中建立一个基本的复合材料层合板模型,
定义其材料属性,并进行网格划分,为后续的结构分析做好准备。
3 ANSYS 复合材料建模教程
3.1 层压板结构的创建
在 ANSYS 中创建复合材料层压板结构,首先需要定义材料属性,然后使用
层压板理论来构建结构。复合材料的层压板由多层不同方向的纤维层组成,每
层的材料属性和厚度都可能不同。以下是一个创建复合材料层压板的示例步骤:
1. 定义材料属性:在 ANSYS 中,使用*MATERIAL 命令定义复合材料
的属性。例如,定义一个碳纤维增强环氧树脂的复合材料:
*MATERIAL, NAME=Composite1
*ELASTIC, TYPE=ENGINEERING CONSTANTS
160000., 10000., 10000., 0.3, 0.3, 0.3, 6000., 6000., 6000.
2. 创建层压板:使用*COMPOSITE LAYUP 命令来定义层压板的结构。
例如,创建一个包含两层的层压板,第一层纤维方向为 0 度,第二层为
90 度:
*COMPOSITE LAYUP, ELSET=CompositeLayer1
1, 0., 0.1, 0., 0., 0.
2, 90., 0.1, 0., 0., 0.
这里 ELSET 参数指定了层压板的元素集,1 和 2 是材料编号,0.1
是每层的厚度,0., 0.是偏移和角度增量。
3. 设定层压板厚度方向:在 ANSYS 中,层压板的厚度方向默认为 Z
剩余23页未读,继续阅读
资源评论
kkchenjj
- 粉丝: 2w+
- 资源: 5479
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
最新资源
资源上传下载、课程学习等过程中有任何疑问或建议,欢迎提出宝贵意见哦~我们会及时处理!
点击此处反馈
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功