1.如何处理耦合效应
复合材料会体现出几种类型的耦合效应,诸如弯扭耦合、拉弯耦合等。这是由具有不同性质的多层材料互相重叠引起的。其结果是,如果材料层的积叠顺序是非对称的,则即使模型的几何形状和载荷都是对称的,也不能按照对称条件只求解一部分模型,因为结构的位移和应力可能不对称。
2.获得准确的层间剪应力
在模型自由边界上的层间剪切应力通常都是很重要的。要求得到在这些部位相对精确的层间剪切应力,则模型边界上的单元尺寸应约等于总的叠层厚度。对于壳来说,增加实际材料层数并不一定提高层间剪切应力的求解精度。壳单元的层间横向剪切应力的计算基于单元上下表面不承受应力的假设。这些层间剪切应力只在单元的中心处计算,而不是沿着单元边界。建议使用壳-实体子模型精确计算自由边的层间应力。
3.验证输入数据
因为复合材料的求解需要大量的输入数据,故在进行求解之前应对这些数据进行检验,可用如下命令来完成这些工作。
ELIST命令:列表显示所有被选单元的节点和属性。
EPLOT命令:图形显示所有被选单元。在该命令之前使用[/ESHAPE,1]命令将使壳单元以实体单元的形式显示,显示出的厚度为从实常数中得到的厚度(图17-5)。
图17-5 显示复合材料实例
/PSYMB,LAYR,n命令:在执行EPLOT命令之前执行该命令,可图形显示所选全部单元的第n层。它可用以显示并检验整个模型的每一层。
/PSYMB,ESYS,1命令:在EPLOT命令之前执行该命令,可显示出那些默认单元坐标系被改变了的单元坐标系。
LAYLIST命令(Utility Menu|List|Elements|Layered Elements):可根据实常数列表显示层的叠加顺序和SHELL99、SHELL91、SOLID46、SOLID191单元的任意两种材料的性能。还可以指定要显示层的范围。
LAYPLOT命令(Utility Menu|Plot|Layered Elements):以卡片的形式图形显示层的积叠顺序(图17-6)。为清楚起见,各层以不同的颜色和截面线显示,截面线的方向表示了层的方向角(实常数THETA),颜色表示了层的材料号(实常数MAT)。还可以指定要显示层的范围。(www.daowen.com)
SECPLOT命令:以卡片的形式图形显示截面的积叠顺序(图17-6)。为清楚起见,各截面以不同的颜色和截面线显示,截面线的方向表示了层的方向角(THETA),颜色表示了层的材料号(MAT)。还可以指定要显示层的范围。
4.指定结果文件数据
默认情况下,只有第一层(底层)的底面、最后一层(顶层)的顶面以及最大失效值所在层的结果数据被写入结果文件,如果用户对所有层的结果数据都感兴趣,则应设置KEYOPT(8)=1,但这样可能导致结果文件很大。
图17-6 复合材料显示铺层角
5.选择特定层号的单元
通过ESEL,S,LAYER命令选择特定层号的单元。如果某单元指定层为零厚度,则不被选中。
6.指定处理哪一层的结果
在后处理POST1中使用LAYER命令(Main Menu|General Postproc|Options for Outp),或在POST26中使用LAYERP26命令(Main Menu|Timellist Postpro|Define Variables),来指定要处理哪一层的结果。用SHELL命令(Main Menu|Timellist Postpro|Define Variables)来定义到底是使用该层的顶面、中面还是底面的结果。在POST1中默认存储的是底层底面的结果、顶层顶面的结果和最大失效准则值所在层的结果。在POST26中默认存储的是第一层的结果。
如果单元KEYOPT(8)=1(即保存所有层的结果),则LAYER和LAYERP26命令将存储指定层的顶面(TOP)和底面(BOT)的结果,而中面(MID)的结果则由其顶面和底面的结果取平均值得到。
如果在求解中单元SHELL181或SHELL281设置关键字KEYOPT(8)=2则LAYER和LAYERP26命令将存储指定层的顶面(TOP)、底面(BOT)和中面(MID)的结果。在这种情况下,中面值直接来自结果文件。对于横向剪切应力并且KEYOPT(8)=0,POST1中只能以线性变化的形式显示,而在单元解打印输出数据中(KEYOPT(8)=2)的形式则可以是二次变化的。
默认时,POST1将在总体笛卡儿坐标系中显示所有结果。使用RSYS命令可将结果转换到别的坐标系中。对于层单元,如果执行了LAYER命令,且命令中指定的层号非零,则[RSYS,SOLU]命令可使结果在层坐标系中显示。
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