走出復(fù)合材料實體殼單元與實體單元的誤區(qū)

首先,用 composite layup 工具直接為復(fù)合材料層合板建模,是 ABAQUS 的一個快捷的工具,其中包括三種單元類型:殼單元、實體殼單元、實體單元。如下圖:
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首先對于傳統(tǒng)的殼單元則模型是一個平面,只能是一層單元了,這個是毫無疑問的了。而對于實體殼,其實是三維單元,只不過它采用了傳統(tǒng)殼的本構(gòu)模型;實體單元當(dāng)然是三維的了。
若采用后面兩種單元,如果在 Edit Composite Layup 中選擇 Region 的時候直接對實體部件進行選擇,如果在在厚度上只有一層單元,這樣是沒有問題的。如果是兩層以上,那么在每一層單元上都會賦予在 Composite Layup 中所有的鋪層,也就是說這時候就重復(fù)了,所以在幫助文件里說如果在厚度上單元多于一個就會出現(xiàn)不希望出現(xiàn)的結(jié)果。
但是這并不是說在厚度方向(即復(fù)合材料的疊層方向)上只能劃分一層單元,如果層合板太厚,就會影響結(jié)果的精度。其實在厚度上可以劃分多余一層的單元,方法如下:
首先要計算好在厚度上要劃分幾層單元,建議不要太多,會帶來很大的麻煩,對結(jié)果也沒有太大的幫助,例如,厚度為 10 ,每一復(fù)合材料單層的厚度為 2 (當(dāng)然每一層不一定相等),共 5 層,我在厚度上劃分兩層單元,第一層上有兩個復(fù)合材料單層,厚度共為 4, ;第二層單元有 3 個復(fù)合材料單層,厚度共為 6 。這樣首先我在部件實體上劃分單元,由于這里的單元邊長不一樣,為了精確劃分,使用下圖中的邊撒種子偏心( seed edge Biased ),當(dāng)然如果均等就沒有必要這樣劃分了,可以直接撒種子個數(shù)。這樣劃分出如下圖中的網(wǎng)格。
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首先為兩層單元分別建立composite layup,在Region里選擇的時候一定不要再直接選擇實體了,而是要選擇一層的單元。分別為其選擇相應(yīng)一層的單元,這樣就ok了。
用不同分層方法算了一個簡單例子(見附件),運算結(jié)果區(qū)別較大,大家認為哪一個比較精確?例子說明:復(fù)合材料棒(1(厚)X 2(寬) X20 (長) m),一端面固定,500N的朝上的集中力施加在另一端上面兩個角上。方法1:厚度方向1個單元,4 plies / Element; 方法2:厚度方向2個單元, 2 plies / Element; 方法3:厚度方向4個單元,1 ply / Element 。

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