基于单胞有限元模型的织物复合材料弯曲刚度预报

来源期刊：复合材料学报2018年第5期

论文作者：杨留义 谭惠丰 曹宗胜

文章页码：1192 - 1202

关键词：织物复合材料;弯曲刚度;单胞;有限元法;周期性边界条件;

摘    要：织物复合材料沿厚度方向纤维束分布不均匀,当层数较少时,采用工程常数得到的弯曲刚度与试验值偏差较大。为提高弯曲刚度预报精度,采用凸透镜状截面假设和周期性三次贝塞尔函数描述纤维束几何模型,建立了一种可直接计算织物复合材料弯曲刚度的单胞有限元模型。根据弯曲与扭曲情况下的周期性位移边界条件,结合六面体体素网格划分方法,给出了非均匀分布周期性位移边界条件的约束方程,并基于ABAQUS平台实现了约束方程的逐点施加。开展了拉伸、四点弯曲及悬臂薄板弯曲试验。结果表明:所建立的单胞有限元模型可准确预报织物复合材料的弯曲刚度;对于悬臂薄板弯曲构型预测,相比采用工程常数得到的结果,采用本文预报的弯曲刚度作为输入条件时,分析结果与试验吻合更好。