【APDL Showcase】復合材料加筋板荷載作用下脫粘分析
這個示例問題演示了使用實殼單元技術來模擬分層復合材料結構。通過接觸單元的粘結接觸模型（cohesive zone model——CZM）來模擬界面之間的粘結、漸進失效行為。
重點展示以下特點和功能：
1、使用實體殼單元建模（SOLSH190）
2、用粘結接觸模型（CZM）模擬界面行為
3、巧妙利用約束方程（CP）來模擬周期對稱邊界（periodic symmetry）
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【簡介】
加筋復合材料板由于其優異的耐久性和強度質量比，是飛機機身結構的理想選擇。ANSYS為分層復合材料結構建模提供了多種單元類型。在本例中，選擇了8節點的固體殼單元SOLSH190，因為它對層狀結構具有普遍適用性，并且極大地簡化了建模過程。
在這個例子中使用的SOLSH190單元的獨特特性大大簡化了薄零件之間的接觸建模。例如，當使用SOLSH190代替殼體時，不必擔心截面偏置、接觸面方向或大撓度時厚度的變化。
加筋板在承受工作荷載時，可能會經歷各種局部和整體破壞模式。這個例子主要集中在面板的整體屈曲和不同結構部件之間的粘結材料的漸進失效。為了模擬這種高度非線性和不穩定的現象，采用了非線性穩定方法和粘結接觸模型。
【案例介紹】
加筋板由三部分組成：蒙皮、桁條腹板和桁條翼緣。加強筋(桁條腹板和翼緣)按固定間隔重復施工，如下圖所示。這三種構件都由層狀復合材料制成。隨著面內壓縮載荷逐漸施加，導致面板屈曲，蒙皮和翼緣之間的產生剝離。
如下圖所示： 在本例中，在結構中部設定一個人為的初始缺陷區域（即只有標準接觸、無膠粘行為），并允許隨著負載的增加而擴展（其余位置設置粘結接觸CZM）。
板的一端被完全約束，如下圖所示。另一端假定為剛性，只允許縱向X方向上的均勻位移。為了模擬這些條件，創建一個參考點，使用CP命令將參考點的X位移和這一端所有其他節點的X位移耦合起來。
周期對稱邊界約束要求模型上的一個周期邊界上的任何節點與另一個周期邊界上相應節點的移動方式相同。本例中用循環語句與CP命令將兩個周期邊界上的節點自由度依次對應耦合。
【關鍵命令流】
!!!!粘結接觸模型材料參數 tb,czm,174,1,,cbde !定義到conta174單元上、且使用CBDE粘結模型 tbdata,1,61,0.075,68,0.6,5.e-4,1 !定義CBDE模型參數
CBDE模型的模型參數分別為：
!!!!!用循環將周期邊界上的節點依次對應耦合 !!!!!達到周期對稱邊界的效果 *get, nnode, node, ,count *status, nnode *do, i, 1, nnode *if, NY(i), ge, 79.99, AND, NY(i), le, 80.01, then *if, NX(i), ge, 0.01, and, NX(i), le, 599.99, then xU = NX(i) zU = NZ(i) nsel, s, loc, x, xU-0.01, xU+0.01 nsel, r, loc, y, -80.01, -79.99 nsel, r, loc, z, zU-0.01, zU+0.01 *get, nodeU, node, ,num, max nall cp,i*3+1, ux, nodeU, i cp,i*3+2, uy, nodeU, i cp,i*3+3, uz, nodeU, i *endif *endif *enddo
【計算結果】
在壓縮荷載下，桁條與蒙皮之間的粘結沿著初始缺陷處向兩端失效，結構可能會發生災難性的破壞。
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