選題背景及意義

CFRP材料作為一種輕質高強的新型復合材料在加固領域得到廣泛應用，CFRP對于混凝土結構及鋼結構均有廣泛的應用前景，本文以CFRP加固H型鋼梁為例介紹CFRP復合材料建模方法。

部件創建

1.1.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.

1.1.2.點擊畫線命令創建線，輸入如下坐標

1.1.3.點擊鼠標中鍵，輸入拉伸深度2000，得到工字鋼模型。

1.2.1點擊（創建部件）按鈕，【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Shell】，【Type】選擇【Planar】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.

1.2.2創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，1000）。點擊鼠標中鍵，得到CFRP模型。

1.3（創建部件）按鈕，名稱輸入【diankuai】

【Modeling Space】模型空間選擇【3D】,【Type】類型選擇【Deformable】可變形的，【Shape】選擇【Solid】，【Type】選擇【Extrusion】，大致尺寸【Approximate size】輸入2000.

創建矩形，輸入如下坐標（0，0），（72，54）點擊鼠標中鍵，點擊鼠標中鍵，拉伸深度為30.

2.材料定義與指派

2選擇材料屬性模塊，定義材料屬性

2.1.1點擊創建材料，輸入材料名稱Q235.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，定義彈性模量輸入2e5，泊松比輸入0.2。

2.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Plasticity】→【Plastic】，定義材料塑性參數。（注：不考慮材料塑性變形可不設置該屬性），【Hardening】選擇【Combined】，在表中輸入Q235鋼材真實應力-應變關系。

2.2 點擊創建截面，輸入截面名稱stell，【Category】類別選擇【Solid】實體，【Type】類型選擇【Homogeneous】均質的。點擊繼續，材料選擇Q235，點擊OK。

2.3 點擊指派界截面，選擇工字鋼，點擊完成，在彈出的對話框中選擇定義好的截面【stell】，指派完成后模型變成淡綠色說明指派成功。

3.1.1  點擊創建材料，輸入材料名稱CFRP.點擊【Mechanical】，再點擊【Elasticity】→【Elastic】，【Type】選擇【Lamina 】，輸入數據。

3.1.2點擊【Mechanical】，再點擊【Damage for Fiber-Reinforced Composites】→【Hashin Damage】，定義材料斷裂性能參數。

在【Hashin Damage】參數中依次輸入數據

在【Suboptions】中輸入【Damage Evolution】和【Damage Stabilization】參數

3.2 點擊創建截面，輸入截面名稱CFRP，【Initial ply count】輸入【4】殼，【Element Type】類型選擇【Conventional shell】。點擊繼續。

雙擊Region，選中CFRP模型，

雙擊Material，選擇CFRP材料

雙擊Thickness，輸入CFRP厚度0.000166

其他參數按照下表輸入

3.部件裝配

3.1選擇裝配模塊

導入工字鋼部件，選中工字鋼，點擊OK點擊【Tools】選擇【Datum】→【Plane】→【Offset from plane】

點擊選擇工字鋼截面，選中Enter value，方向向內，輸入值為500，同樣的方式定義第二個基準面。

同樣的方式導入CFRP部件及墊塊，選中CFRP角點，再選擇工字鋼角點，將CFRP移動到工字鋼中部

同樣的方法將墊塊裝配進來

4.分析步設置

4.1選擇【Step】模塊，創建分析步，選擇【Static General】

【Time period】填10，幾何非線性打開，增量步參數設置如下。

5.相互作用設置

點擊創建約束，輸入約束名稱，選擇約束類型為【Tie】，

點擊繼續，選擇【Surface】，點擊選中工字鋼下表面，點擊繼續，同樣的方法選中CFRP表面，點擊繼續

6.網格劃分

為部件布種，首先輸入種子密度，確定后點擊網格劃分

7.創建作業與提交

選擇作業模塊，點擊創建作業，輸入作業名，點擊繼續，勾線多核并行計算。

打開作業管理器，點擊【Submit】提交作業，開始計算

8.結果后處理

第一幅圖為不粘貼CFRP的結構應力云圖

第二幅圖為粘貼CFRP的結構應力云圖

由計算結果可以看出，CFRP加固后的H型鋼承載力顯著提高，且有效減小了H型鋼的平面外變形。

---

計算機硬件情況

CPU參數

內存參數