ABAQUS模拟：254mm复合材料层合板静态分析详解

本文是一篇针对复合材料ABAQUS仿真分析的精讲教程，主要以一个二维层合板为例进行讲解。层合板尺寸为254mm×254mm，由两层厚度为2.54mm的材料组成，每层的铺层角分别为45°和-45°，形成典型的正交铺层结构。该板的四个边缘被固定，上表面承受689.4kPa的压力。材料属性包括弹性模量(E1=276GPa，E2=6.9GPa，E3=5.2GPa)，剪切刚度(G12=3.4GPa，G13=3.4GPa，G23=3.4GPa)，以及泊松比(γ12=0.25)。 在ABAQUS/CAE中，首先通过草图环境绘制出板的几何形状，并使用三维变形体特征定义其结构。在这个过程中，作者强调了局部坐标系的重要性，即使对于简单模型，它有助于在处理复杂问题时保持一致性，特别是当需要考虑纤维方向时。 在创建铺层时，区分了全局坐标系、用户自定义坐标系以及它们的区别：全局坐标系有方向指示，而用户自定义坐标系中的层没有方向指示，可以使用“工具-查询”功能来检查铺层。案例中，根据坐标系统设置旋转角度，如纤维方向与用户定义的坐标轴平行，则需将角度设置为0或90度。 接下来，文章指导如何设置装配件，定义分析步骤，包括选择默认的场输出和历史输出。场输出用于查看每个 ply (层) 的详细信息，而历史输出则记录整个分析过程中的数据。为了更好地理解层合板的响应，场输出需要调整以展示每个层的具体数据。 然后，文章介绍了如何设定边界条件，即板的边缘被固定，上表面施加压力；以及如何加载载荷，这里给出的是689.4kPa的压力。最后，讨论了划分网格和定义作业的步骤，这是进行数值模拟之前必不可少的准备工作，确保模型的准确性和计算效率。 这篇教程深入浅出地介绍了如何使用ABAQUS对复合材料层合板进行线性静态分析，涵盖了从几何建模、材料属性设置、坐标系选择到分析设置的完整流程，适合对复合材料仿真感兴趣的读者学习和参考。