基于ANSYS的三维纺织复合材料参数化有限元建模

【摘要】： 三维纺织复合材料已被越来越广泛地应用于航空航天、汽车等工业领域。纺织复合材料内部增强纤维束结构的类型是多种多样的。三维纺织复合材料的力学性能在很大程度上取决于其内部增强结构。因此,对纺织复合材料内部增强细观结构的几何特性深入研究对准确预测三维纺织复合材料的力学性能,具有重要的理论和实际意义。 由于纺织复合材料内部细观组织结构所固有的复杂性,数值模拟方法已被广泛用于预测其力学性能。姜文光教授提出了纺织复合材料的区域叠合(DST)有限元建模策略(国际专利申请号:WO/2008/122751),初步的数值实验已显示了新方法的优越性,已证明是一种非常有效且易于实施的纺织复合材料建模方法。用区域叠合有限元法建立纺织复合材料分析模型,只需要用传统单元将内部纤维束增强结构离散成有限元网格,巧妙地避开了对介于纤维束间奇异几何形状的基体材料集聚空间的几何建模。与传统有限元法相比,DST方法更容易建立有限元模型。 本论文的主要目的是系统地建立用于DST方法分析的主要类型纺织复合材料的内部增强结构有限元模型。ANSYS做为功能强大的有限元计算分析软件受到广泛应用,本论文利用ANSYS的参数化设计语言APDL成功建立了几种主要类型的三维纺织复合材料内部增强纤维结构的参数化几何模型。这些模型将有助于纺织复合材料性能的快速分析和优化设计。