复合材料压缩过程中引入屈曲变形前后的对比

• 振动模态：

• 压缩过程（不考虑屈曲引入）

在45KN出现拐点，在30步。

30步，压缩时的面外位移，与一阶模态类似；31步已经不正常。在快破坏前几步与一阶模态很相似。

30步树脂拉伸只是零星出现 ???????????????31步出现树脂拉伸较大点。

Step30 开始出现纤维压缩破坏 ??????????step31 全部破坏

• 压缩过程（考虑屈曲引入）

1) 叠加屈曲模态（常用）

在特征值屈曲分析(以job名称为job-1_buckle为例)时，利用关键字*end step之前 插入:

*nodefile,global=yes,last=1

U

即输出最高阶仅到1的模态振型。 在非线性屈曲分析中，删除原来添加的关键字，（可能有其他冲突的关键字也需要删除）

在新模型中*step,name=step-1,nlgeom=yes行前面加入关键字

*imperfection,file=job-1_buckle,step=1

?1,0.01

即引入job-1_buckle。Fil第一阶屈曲形状的0.01倍（1%）作为初始几何缺陷。可 简单理解为曲面厚度的1%。

引入buckle模态后，失效提前。最后载荷之所以上升，是因为力加载。

• 压缩过程（考虑屈曲引入，并且位移加载）

在线性段，取其中一点（0.54，30.46），计算其模量：

模型宽25mm，长75mm，共16层，每层厚为0.185，厚度为16*0.185=2.96mm

应力=30.46e3/25e-3/2.96e-3

应变=0.54/75

模量=应力/应变=56e9 Pa

• 模型验证

M21单向带的力学性能

E1 = 147e3

E2 = 9800

Mu12 = 0.33

#t1 = input('input the facing thickness:')

# ta = 0.1868 # 单层厚度

ta=0.185

G12 = 4600

铺层为：layup="0/45/90/-45/0/45/90/-45/-45/90/45/0/-45/90/45/0"

算出的Ex=56e9 pa, Ey=56e9

• 总结

1. 力加载和位移加载在线性段的表现基本一致。且算出的模量与根据经典层合板理论算出的模量符合性很好。
2. 对于纯平板，在压缩过程破坏之前，其基本模态与一阶欧拉屈曲模态一致。
3. 引入因屈曲产生的变形，即imperfection会影响平板的静力压缩过程，使结构提前破坏。引入屈曲后，线性转折点为34.5KN，比未引入屈曲的46.5KN，更接近线性计算的一阶屈曲载荷26.6。
4. 到底需不需要引入屈曲变形，应该由实际试验结果来验证。

（left）未此入屈曲变形 ?，40步出现破坏。

（right）引入屈曲变形，31步出现破坏