案例：复合材料单轴拉伸实验——纤维增强材料.docx

节选段落一：
案例：复合材料单轴拉伸实验——纤维增强材料
1案例分析
1.1目标
建立各向异性线弹性材料的有限元分析模型，并施加载荷，模拟材料的拉伸性能，并导出位移-载荷数据。
1.2 材料基本信息
试件为纤维增强膜材料，材料总厚度为0.3mm。纤维分为经线和纬线，采用平纹编织的工艺制作。试件采用矩形形制，宽度20mm，拉伸长度100mm，标距50 mm。夹持端两面用强力胶粘贴杨木单板，用来增加夹持力。试件按照经线（90°）、纬线（0°）、45°制备，如下图所示。
由于试件制成空气弹簧后变形较小，因此本试验按照线弹性小变形处理。
按：偏轴角度以偏离纬线计算。


节选段落二：
发现方向为轴3，即Z轴方向。每层厚度设定0.15mm，第一层设定90°，第二层设定0°，即加载时沿着试件长度方向（径向）加载。铺层设定如图3所示。
创建结束后可以在工具栏点击“查询”，选择层堆叠绘图，点击部件区域，查看右侧纤维铺层方向。如图4所示，即沿Y轴拉伸方向为第一层，此时第一层起到主要加强作用，第二次纤维方向为0°，不齐增强作用。


图1 创建部件及分区

图2 创建材料属性

图3 创建复合层

图4 查看铺层效果
3 Assembly
将软件界面切换到装配模块，创建实例，选择部件，实例类型为非独立网格（网格在试件上），点击确定。


节选段落三：
图12 应变云图

图13 操作XY数据

图14 绘制XY曲线

图15 编辑XY数据
附加：位移边界条件
本附件案例操作以偏轴90°拉伸为例，其余任意偏轴角可以在“属性”模块的“复合层管理器”中编辑修改。不再赘述。
本案例上述分析中定义的是载荷边界条件，即施加一定的载荷，分析拉伸量。实际单轴拉伸试验一般定义的是位移量，测量所施加的力。即定义位移边界条件。这样做的好处是，对于任意偏轴拉伸仿真，都施加同样的位移，获得作用力。
按：TPU织物复合材料只作为空气弹簧后，材料工作中的载荷在某一平衡时段内是恒定的，即视为载荷边界条件，分析拉伸量。