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基于一种新的均匀化实施方法的FRP刚度预测

发布时间:2018-04-22 14:22

  本文选题:均匀化方法 + 等效弹性性能 ; 参考:《航空学报》2017年05期


【摘要】:基于一种新的渐近均匀化(AH)实施方法,预测并讨论了单向纤维增强复合材料(FRP)的宏观等效弹性性能及纤维排列方式对等效力学性能的影响。该方法方便地将有限元分析(FEA)软件作为一个工具箱使用,只需在单胞上施加简单位移周期边界条件开展静力学分析,即可经过简单计算得到等效弹性常数,相比传统均匀化实施方法显著降低了实施难度并简化了计算过程。通过对比不同数值方法的结果验证了该方法的有效性和精确性。数值结果表明:六边形排列下单向纤维增强复合材料呈现横观各向同性,而正方形排列下则呈现宏观正交各向异性,经过刚度平均化过程可得到横观各向异性材料性质,纤维体积含量对两种排列方式下材料等效弹性模量影响显著但有所差别。
[Abstract]:Based on a new asymptotic homogenization (AH) implementation method, the macroscopic equivalent elastic properties of unidirectional fiber reinforced composite (FRP) and the effect of fiber arrangement on the equivalent mechanical properties are predicted and discussed. In this method, the finite element analysis (FEA) software is conveniently used as a toolbox, and the equivalent elastic constant can be obtained by simply calculating the equivalent elastic constant by simply applying the simple displacement periodic boundary condition to the unit cell to carry out the statics analysis. Compared with the traditional homogenization method, the difficulty of implementation is significantly reduced and the calculation process is simplified. The validity and accuracy of the method are verified by comparing the results of different numerical methods. The numerical results show that the unidirectional fiber reinforced composites exhibit transversely isotropic behavior under hexagonal arrangement and macroscopically orthotropic under square arrangement. The properties of transversely anisotropic materials can be obtained through the stiffness averaging process. The effect of fiber volume content on the equivalent elastic modulus of the materials under two arrangement modes is significant but different.
【作者单位】: 南京航空航天大学能源与动力学院;江苏省航空动力系统重点实验室;
【基金】:航空科学基金(2013ZB52019) 国家自然科学基金(11502110) 江苏省自然科学基金(BK20150737) 中央高校基本科研业务费专项资金(NJ20150005)~~
【分类号】:TB33

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:1787624


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