abaqus中復(fù)合材料彈性屬性的設(shè)定

1、abaqus中復(fù)合材料彈性屬性的設(shè)定一、定義材料的剛度矩陣從彈性力學(xué)理論可以知道，各向異性材料的剛度矩陣由于有對稱性，剛度系數(shù)有 最初的36個減少到21個，如下圖：嚴(yán)1、5 1221331 121匕2l-22222233d'221 21 "33b 。33：$312p 1212-仃23丿3 3 3 3 312 3 2 310-311 d d d d "3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 23233i 2 3 110-d d d qdq在實(shí)際應(yīng)用屮，大多數(shù)工程材料都有對稱的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，因此材料具有彈性對稱性, 這種對稱性可以進(jìn)一步簡化上述的剛度矩陣。1、有一個彈

2、性對稱面的材料（如結(jié)晶學(xué)中的單斜體）例如取x-y平而為對稱而，則d1112= dll 13= d2212= d22i3= d3312= 03313= d1223= d1323=0,剛度系數(shù)又 減少8個，剩下13個。2、有兩個正交（相互垂直）彈性對稱而的材料例如進(jìn)一步取x-z平面為對稱面，則d1123= d2223= d3323= d3=0,剛度系 數(shù)又減少4個，剩下9個，如下圖：(,tiiil12211330001 "22£2233000j帀3033330001212120()a 130療23 2323 -在abaqus編輯材料中進(jìn)行個剛度系數(shù)的設(shè)定。3、有三個正交彈性對稱

3、面的材料如果材料有三個和互垂直的彈性對稱面，沒有新的剛度系數(shù)為零，也只有9個。4、橫觀各項同性材料若經(jīng)過彈性體材料一軸線，在垂直該軸線的平面內(nèi)，各點(diǎn)的彈性性能在各方向上 都相同，我們稱此材料橫觀各向同性材料，如單向復(fù)合材料。對于這種材料最終 的剛度系數(shù)只剩下dllll, d1122, d1133, d3333, d1212五項，其余各項均為零。 在復(fù)合材料中，經(jīng)常遇到止交各項異性和橫觀各項同性兩種材料。二、定義材料工程彈性常數(shù)通過指定工程彈性常數(shù)定義線彈性正交各向異性材料是最便捷的一種方法，根據(jù) 復(fù)合材料力學(xué)理論，用工程彈性常數(shù)表示的柔度矩陣表示如下：r 61、-1/6一"21/爲(wèi)_

4、：3 1 1 e：000一 m/£i1/爲(wèi)一壯/耳000a22-33"2：c1/300033p0001/gl200仃271300()0"13013、"3丿. 000001/c；23 -、"23 丿其中，yij/ei =yji/ej,所以用9個獨(dú)立彈性常數(shù)可以表征材料屬性，即三個材料主 方向上的彈性模量刃，e2, e3,三個泊松比¥12, y13, y23,三個平面內(nèi)的 剪切彈性模量刃？ g13, g23。例如測得復(fù)合材料一組材料數(shù)據(jù)為：£7=39gpa, £2=8.4gpa, £3=5.2gpa, r/0

5、. 26, 戶0. 3, /糾0. 28, g"=4.2gpa, g"=3.6gpa, g23=2.4gpa（隨 便給出的）。在abaqus編輯材料對話框小輸入對應(yīng)數(shù)據(jù)，完成正交各向異性材 料的定義。對于橫觀各向同性材料，e1=e2 , yl3=y23, y31=y32, g13=g23,彈性常數(shù)進(jìn)一 步減少到五個。單層復(fù)合材料常常作為層合結(jié)構(gòu)材料的基本單元使用，此時，單層厚度（方向3） 和其他平面內(nèi)方向（方向1,2）尺寸相比,一-般是很小的，因此可近似認(rèn)為o 33=0, t 13= t 23=0,即平面應(yīng)力狀態(tài)，則有下面應(yīng)變-應(yīng)力關(guān)系：1/e一 "12/e1()()()l/g'12一 "12佝1/2()我們可以用刃，e2, y12,刃幺四個獨(dú)立彈性常數(shù)來描述平面應(yīng)力狀態(tài)下的正交 各向異性單層材料。例如，實(shí)驗(yàn)測定某碳纖維復(fù)合材料層板t300/5208的刃二181gpa, £2=10.3