【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真

【iSolver案例分享52】复合材料层合板弹性拉伸仿真

引言：复合材料由于其优异的性能，广泛用于各个领域。结构有限元软件iSolver已发展到一定阶段，现采用结构有限元软件iSolver进行结构分析，iSolver可使用全自主的前后处理或者Abaqus作为前后处理工具。本文以标准复合材料层合板试样的弹性拉伸仿真分析为例，采用Abaqus前后处理，模型分别输入到iSolver求解器和Abaqus进行计算，并比对两种有限元软件的计算结果。

（1） 模型尺寸与网格

拉伸试件模型形状为长方形，几何尺寸根据聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法确定，截面草图如下图所示。层合板单层厚度0.2mm，铺层顺序为，总厚度为1.6mm。

拉伸模型草图尺寸

采用C3D8R单元对模型进行网格划分，划分结果如下图所示。注意：由于层合板具有8层，因此对模型划分网格时，厚度方向应为8的倍数个网格，本案例中使用8个网格。

（2） 材料及单元属性

由于复合材料层合板在宏观表现为线弹性力学行为，因此本模型中只需要对其赋予弹性属性，单层板的材料属性如下图所示。

单层板材料属性

使用abaqus自带的composite layup功能对几何模型进行层合板设置，分别设置铺层角度。

复合材料层合板设置

最后复合材料层合板模型可以通过查询铺层查看其铺层信息，如下图所示。

复合材料层合板铺层信息

（3） 边界条件

分别在两个端面处建立参考点RP-1与RP-2，分别与两个端面进行耦合约束，方便施加载荷约束与载荷位移曲线结果的提取。左端固定，右端施加沿x方向的拉伸载荷2mm。

边界条件施加

（4） 计算结果

iSolver计算结果（四种铺层）：

Abaqus计算结果（四种铺层）：

载荷位移曲线：

从应力云图与对比可以看出，两个求解器求解结果在局部区域应力分布略有不同。但载荷位移曲线可以看出，对结构的力学性能预测较为准确。

（5） iSolver免费下载

iSolver为免费软件，且无license限制，最新版免费下载地址如下：

https://www.jishulink.com/content/post/337351