Abaqus复合材料工字梁渐进损伤分析案例

一  研究对象-E-玻璃纤维复合材料工字梁





二 铺层参数


工字梁铺层参数表 1
铺层序列角度纤维备注
10 °D155Flange 材料 DD5P ,厚度 2.9mm
2+45 °DB120
3-45 °
40 °D155
50 °
6-45 °DB120
7+45 °
80 °D155
粘接层( Adhesive layer ) 环氧树脂粘接剂 型号:乐泰 EA 9309.2NA, 粘接厚度 0.3mm
9+45 °DB240I-Beam Web 材料 CH10 ;厚度 10mm Web Flange 材料 CH10; 厚度 5mm.
10-45 °
11+45 °DB240
12-45 °
13+45 °DB240
14-45 °



三 复合材料性能参数





四 建模过程

由于本例要进行3D渐进损伤分析,所以建立三维实体模型,每个单层建立一个集 合以进行赋材料属性及赋材料方向。


为了减少计算量,punch和support采用离散刚体模型。


进行渐进损伤分析有静力分析和动力分析两种方法。由于本例的模型单元数量巨大,达20W,静力分析存在收敛性困难及一般小型计算机内存不够计算问题,故采取动力分析的方法。损伤的子程序采用vumat。

复合材料在损伤时会有破坏,为了模拟这种破坏采取单元删除的方法,在网格属性里可进行配置。同时explicit分析要在场输出里勾选上status选项。

还有一点关键在于,我们要模拟的是准静态过程,但此模型的单元数量巨大且不可减少,所以加载过程的时间不能够很长,一般在1s左右,但又要控制系统动能保持准静态,这时候可以采用减小加载体质量的方法,即punch质量设的尽可能小。

工字梁与punch和support的接触可以采用general contact方法。surface to surface方法由于上下面可能会有单元删除造成面的缺失而不可用。

同时,由于这是大跨度梁,中间部分主要受弯矩作用,为了避免沙漏现象故采用非协调单元,这里采用c3d8I单元。

在提交作业时注意附上vumat子程序即可进行计算。这里的vumat子程序是3D hashin损伤的渐进分析,大部分代码与之前所写umat基本相同,局部要进行修改使之符合vumat的程序规范。


五 结果



可观察到腹板中间的分层破坏。



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