案例分享:iSolver下的复合材料层合板弹性拉伸仿真

引言:复合材料由于其优异的性能,广泛用于各个领域。结构有限元软件iSolver已发展到一定阶段,现采用结构有限元软件iSolver进行结构分析,iSolver可使用全自主的前后处理或者Abaqus作为前后处理工具。本文以标准复合材料层合板试样的弹性拉伸仿真分析为例,采用Abaqus前后处理,模型分别输入到iSolver求解器和Abaqus进行计算,并比对两种有限元软件的计算结果。



1) 模型尺寸与网格

拉伸试件模型形状为长方形,几何尺寸根据聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法确定,截面草图如下图所示。层合板单层厚度0.2mm,铺层顺序为,总厚度为1.6mm。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图1

拉伸模型草图尺寸

采用C3D8R单元对模型进行网格划分,划分结果如下图所示。注意:由于层合板具有8层,因此对模型划分网格时,厚度方向应为8的倍数个网格,本案例中使用8个网格。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图2



2) 材料及单元属性

由于复合材料层合板在宏观表现为线弹性力学行为,因此本模型中只需要对其赋予弹性属性,单层板的材料属性如下图所示。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图3

单层板材料属性

使用abaqus自带的composite layup功能对几何模型进行层合板设置,分别设置铺层角度。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图4

复合材料层合板设置

最后复合材料层合板模型可以通过查询铺层查看其铺层信息,如下图所示。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图5

复合材料层合板铺层信息



3) 边界条件

分别在两个端面处建立参考点RP-1与RP-2,分别与两个端面进行耦合约束,方便施加载荷约束与载荷位移曲线结果的提取。左端固定,右端施加沿x方向的拉伸载荷2mm。

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图6

边界条件施加



4) 计算结果

iSolver计算结果(四种铺层):

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图7

Abaqus计算结果(四种铺层):

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图8

载荷位移曲线:

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真的图9

从应力云图与对比可以看出,两个求解器求解结果在局部区域应力分布略有不同。但载荷位移曲线可以看出,对结构的力学性能预测较为准确。


5) iSolver免费下载

iSolver为免费软件,且无license限制,最新版免费下载地址如下:

https://www.jishulink.com/content/post/337351


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