将构建好的增强体和基体几何模型分别导入Abaqus软件,依据实验拉伸条件和材料特性,设置接触、边界条件及网格划分。
7.3.5.1 设置接触
构建的实体模型中,增强体和基体为两个独立部分,实际复合材料中,由于成型工艺二者发生接触且存在界面结合,模拟分析中需进行接触参数设置。将增强体纱线与基体树脂间接触界面设定为“tie”结合形式,即受载过程中界面不发生失效。由于纱线具有较强的力学性能,因此,将其表面作为“Master surface”,树脂基体表面作为“Slave surface”,接触条件的设置如图7-46所示。
图7-46 设置接触
7.3.5.2 边界条件(www.daowen.com)
拉伸试验过程中,试样一端固定,另一端模拟实验条件以夹头运动的方式以2mm/min速率施加载荷。为确保FEA中材料的边界条件与正常测试一致,在拉伸模拟分析中,模型固定端完全约束,即U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0,加载端以参考点(reference point)设定运动速度施加外载,边界约束与加载条件的设置如图7-47所示。
图7-47 设定边界约束与加载条件
7.3.5.3 网格划分
构建的实体模型作为一个整体,若直接进行FEA,很难保证分析的准确性,需依据网格划分准则对整体进行分割,可将实体划分为具有不同类型的多个网格单元,完成实体的离散化。其中由于单元形状和特征参数的特殊性,对单元进行模拟分析与实际测试,具有较高的准确性和吻合度,可将连续性问题转化为离散性问题,便于分析计算。几何模型划分网格过程中,需充分兼顾部件网格数量、密度、质量、类型等因素,其中,数量过少影响计算精度,数量过多则会占用大量计算时间和内存空间;部件局部易损伤区域需适当细化网格密度,而其他区域可适当减小网格密度,进而在保证计算精度的前提下,提高运算效率。由于增强体内Z纱线存在弯曲,与基体树脂结合部位为曲面,因此,采用多次分割的方式对纱线与树脂部分区域进行局部细化,结合运用六面体(C3D8R)和四面体(C3D4)线性积分单元进行网格划分,增强体和基体网格单元分别为47348个和75974个,3DOWC各组分网格划分如图7-48所示。
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