复合材料层压板动态特性.pdfVIP

维普资讯 一 章 极 ，动鹚 枉 复合材料层压板的动态特性 何 连 珠 、／ LP． 摘 要 本文着重从宏观力学观点出发，用复合材料镱屡分析程序G【ENLAM租结构动力通 用分析程序SUPERsAP两者缝合起来。对复台材辩展压板进符了动态特性分折 蛤出了 一 组铺屡与动特性的有关参数数据，供设计计算采用。文 巾所撼夏的钟乳现奢I颤带区， 是博层设计中应着重考虑的。 一 关于复合材料结构的力学分析 由基体和纤维复合组成的单屡材斟i橱着要求的角度、排序铺贴成层压板，再形成 结构，从固体力学角度来看这就是我们所面对的三个结构屡次。 对于由基体和增强材料复合组成的单屡毒|辩糠一次结构。要进行单层材料设计I对 于由单层材料层合而成的层压板 (或体 )，称二次结梅，要进行铺屠设计J对于由层台 体形成的结构产品称三次结构，要进行结构设计 硪：们在分析复台材料层压板的动态特 性时，是对二次结构和三次结构进行计算的。计算分析采用如下两种有限元网格完成。 1．绷 罔格动力分析 对于复合材料层压板的细网格动力分析，是采用细化阿格蓟单层材料藏单向铺层的 有限元方法进行的。于是由各单层材料或单 向铺层组成的屎合体韵各层基本特性就都体 现在有限元的细网格中，这就实现了对这种层压板 的分析工作。 这种细 网格在层压扳面上按平面应力的二维元来划分网格，而在层闻的法向方 向上 也按各单层板进行划分网格 。这就形成了空间的层压扳的有限元模型。 特拉华纽瓦克太学的复合材料中心，由拉尔夫D．科普等^主持研究的翼粱与机翼蒙 皮连接的设计 问题，就是用细化到备单层材料的有限元方 法进行的 “。用这种 模型， 完成了与试验结果吻合得相当好的分析计算。 ． 我们用这种细网格进行层压板的动力分析时，板法 向的元素高度很小，面板元素尺 寸比元素高度大一置级。这种模型计算阶数高，极为耗时。所以大部分计算分析工作是 由粗网格模 塑进行的。 2。租同格动力分析 一 般通用的分析程序都是针对 均质”材料的。对于板壳元素，程序可对各向同性 材料、正交异性材料和一般的材料进行有限元分析。若用这些程序进行 复 合 材料 层压 板的动力分析。就须抛开分析单层材料的方法，而用宏观力学的观点，当量表现层压板 的力学特性。一般层压板的弹性特性的面内刚度矩阵就是层压板进行铺层分析耐得到的 维普资讯 宏 观弹性特性。 二 层压板的粗网格有限元分析 层r『板粗网橇gJ,T~ 元 析，就是单层材料l强食而成的层合体，在板法向方向上作 为一层元素高度进行网格划分的。即有限 W格 租”在层压板厚度方 向只是一层。这 就使有限元网格大为减 少，层数越多网格减少量越大。这样进行动态特性分析是完全满 足精度要求 的。层压板 粗网格有限元分析的基本步骤为t铺层分析和动态分析 两步。 1．复台材料层压板的铺层分析 一 层压板是 由多层的单层板层台的整体结构单元。我们用 GENLAM 铺层分析程序可 嫡两嘲斟 任意铺层的屠压板的弹性特性” ． }：对予各向词性蜩l单层板 ．渗 数轴与主轴一致的正交异性单层板 各向同性层鳍成酌 瓣稚蔼怄}瓤 ．规则反对称多层层压掇及觏则多屡非对椽正安荫设的层压板 ’都蟪帮f古刚 度矩阵为零的。这样，面内剐度矩阵中x和Y方向的刚度系数、：{自桩倒度系数，势钌确度 系数和交叉刚度系数等，就是我们在筑屠 析审求赛的层压板弹性特性参数。这些参数 ． ’就是茬层庄莜动力分析中需求的值。