复合材料混凝土模具有限元分析

复合材料混凝土模具有限元分析

       当前国内众多模具均使用钢材加工而制成,制作成本高且维护费用大,模具自身自重很大,在生产过程中非常不方便,为此,本文提出一种采用复合材料制作而成的复合材料混凝土模具,并通过有限元分析对比了不同工况下模具的力学性能,最终为模具生产提供优化方法及技术指导。

1. 模具尺寸

模具尺寸大小为9000mm*3500mm,截面尺寸如下图所示。

图片1.png

复合材料混凝土模具有限元分析的图2图1.1 模具截面尺寸

2. 有限元分析

       此模型为承受的荷载为静力荷载,采用GENERAL STATIC模块进行分析便可得到理想的效果。

1. 有限元分析结果

1.1. 第一种材质

        弹性模量E1=51492MPa,E2=10000MPa,E3=10000MPa,泊松比υ12=0.22,υ13=0.22,υ23=0.30,剪切模量G12=21103MPa,G13=21103MPa,G23=4000MPa,纤维方向的拉伸极限应力为923MPa,纤维方向的压缩极限应力为493MPa,剪切强度为245MPa。

       在混凝土侧压和浇筑混凝土冲击的作用下,模具的应力及位移变化如下图所示。

复合材料混凝土模具有限元分析的图3 

图片2.png

图2.1 模具应力云图

复合材料混凝土模具有限元分析的图5 

图片3.png

图2.2 模具位移图

       由以上结果可知,模具最大应力为5.23MPa,最大位移为0.195mm。

1.2. 第二种材质

       弹性模量E1=28400MPa,E2=5515MPa,E3=5515MPa,泊松比υ12=0.22,υ13=0.22,υ23=0.30,剪切模量G12=11639MPa,G13=11639MPa,G23=2121MPa,纤维方向的拉伸极限应力为654.59MPa,纤维方向的压缩极限应力为445.79MPa,剪切强度为106.65MPa。

       在混凝土侧压和浇筑混凝土冲击的作用下,模具的应力及位移变化如下图所示。

复合材料混凝土模具有限元分析的图7 

图片4.png

图2.3 模具应力云图

复合材料混凝土模具有限元分析的图9 

图片5.png

图2.4 模具位移图

       由以上结果可知,模具最大应力为5.25MPa,最大位移为0.354mm。

3.结论

       通过分析两种材质的模具分析,可以看出第一种材质性能优于第二种材质,同时,第一种材质的性能满足模具要求,选用此种可行。

附:

采用的设备如下图所示

捕获.jpg

计算耗时:1.5H

复合材料混凝土模具模具有限元分析
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