固化剂对压敏胶性能的影响的实验探究_0.docVIP

固化剂对压敏胶性能的影响的实验研究 1、相关定义 1.1、创建PART及接触类型定义 在ANSYS/LS-DYNA前处理器中,可根据每个实体材料模型的不同自动生成 相应的PART,两个PART之间需要定义两者的接触类型。冲击锤与复合材料之间 以及冲击锤与粘弹性材料之间的接触均设置为面与面之间的侵蚀接触,该接触形 式是通过关键字*CONTACT_ERODING_SURFACE_TO_SURFACE定义的,其中 除四个默认的选项外,还要定义一个Option Card A选项。由于冲击锤的刚度与试 件的刚度差别较大,因此采用基于段(Segment)的接触算法,将该选项的参数SOFT 设为2。无需定义载荷曲线,参数LCIDAB设为0。参数SOFSCL取为0.1,BSORT 设为15,其他参数设置采用默认数值[52-55]。由于在相关的冲击实验中,嵌入式共 固化复合材料阻尼结构没有出现复合材料层与层之间或复合材料与粘弹性材料之 间的脱层现象,因此数值模拟中不考虑脱层现象的影响,复合材料层间以及复合 材料层与粘弹性材料层间均采用共节点方式连接[53]。 57 1.2、材料属性定义 由于在实际实验中冲击锤的刚度远远大于试件,因此在模型中的可以用刚体 材料来模拟钢质冲击锤,从而在不影响精度的情况下,节省计算时间。冲击锤材 料采用关键字MAT_RIGID定义[50]。为使模型更为简单,以便于求解,在数值模 拟中仅取冲击锤底部与试件接触部分作为冲击锤模型,而未包含冲击锤的固定装 置以及固定在冲击锤上的传感器及其他相关装置。为使模拟中冲击锤模型的质量 与实际质量一致,因此我们对输入模型的冲击锤材料密度进行了相应修改,以保 证数值模拟精度。冲击锤模型材料参数见表5-1。 表5-1 冲击锤材料模型参数 材料编号 MID 1 密度 RO 1.461×106kg/m3 弹性模量 E 209 GPa 泊松比 PR 0.29 嵌入式共固化复合材料阻尼结构中的复合材料层及传统复合材料试件均采用 Chang-Chang失效模型,通过关键字MAT_COMPOSITE_DAMAGE定义[50]。该模 型由F.K.Chang和K.Y.Chang于1987年提出[51],它包含三个失效准则:基体开裂失 效、压缩失效和纤维断裂失效。确定上述失效准则除需要三个方向的弹性模量、 剪切模量和泊松比九个参数外,还需要确定其他五个参数,依次为:主方向拉伸 强度S1,横向拉伸强度S2,面内剪切强度S12,横向压缩强度C2和非线性剪切应力 参数 。其S1,S2,S12,C2大小是通过材料的强度测试获得, 则是由材料的剪 切应变来确定[55,56],在平面应力情况下,用应力来表示应变有: 1 1 E( 1 1 2)(5-1) 1 54 1 2 E( 2 2 1)(5-2) 2 2 13 12 G 12 12(5-3) 12 式中E1 、E 2分别为面内两个主方向上的弹性模量; 1、 2分别为面内两个 主方向上的主应力 ; 1 、 2分别为面内两个主方向上的泊松比;G1 2为面内剪切 模量; 12为面内剪切应力; 12为面内剪切应变。参数 的取值由式(5-3)决定。 (1) 基体开裂失效通过 2 F 2 matrixS (-4) 2 5 来判定,式中 2 12 34 2G 4 12 12 S2, (5-5) 12 342G 4 S12 12 当Fm atrix1时,则材料失效,材料参数E 2、G1 2、 1 、 2被设为0。 (2) 压缩失效通过 2 2 F 2 C2 2 comp 2 S1 2 2S 1 (5-6) 12 C 2 来判定,当Fc omp1时,材料参数E 2、 1 、 2被设为0。 (3) 纤维断裂失效通过 2 F 1 fiberS (5-7) 1 来判定,当F fiber1时,材料参数E1 、E 2、G1 2、 1 、 2被设为0。本章模拟中所 采用树脂基纤维增强型复合材料为环氧树脂基玻璃纤维纤维复合材料,其参数如 表5-2所示: 55 表5-2 树脂基纤维增强型复合材料模型参数 材料编号 MID 2 密度 RO 2000kg/m3 弹性模量 EA,EB,EC 24.3GPa,26.3GPa,12.4GPa 泊松比 PRBA, PRCA, PRCB 0.138,0.4,0.4 剪切模量 GAB,GBC,GCA 4.7GPa,3.7GPa,3.7GPa 面内剪切强度 SC 144MPa 主方向拉伸强度 XT 480MPa 横向拉伸强度 YT 489MPa 横向压缩强度 YC 369MPa 非线性剪切应力参数 ALPH 0.25 嵌入式共固化复合材料阻尼结构中的粘弹性材料采用不可压缩Mooney-Rivlin 模型[49]来模拟。此模型需要输入系数 A, B 以及泊松比