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淺談基于有限元的復合材料強度設計方法論文
引言
復合材料是由兩種或兩種以上的材料經過復合工藝而制備的多相材料，各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優于原組成材料而滿足各種不同的要求。復合材料與金屬材料在組織結構方面具有較大的差異，因此在對復合材料構件進行有限元分析時需充分考慮這一特性，在材料特性、網格劃分、算法選擇和結果處理等方面針對復合材料的特點選擇合理的分析方法。
1 復合材料構件的材料特性設置
復合材料的材料特性與金屬材料相比主要有兩點區別：一是受加強纖維方向影響形成了各向異性的材料性能特性;二是由于復合材料分層鋪敷形成了不同層之間材料特性在量值和方向上的不同。目前在國際通用的有限元分析軟件中基本都設置了專門的復合材料單元，對復合材料單元的實常數進行設置，分層注明加強纖維方向和材料性能指標，便可有效的模擬復合材料的真實材料性能。
2 復合材料構件的網格劃分方法
目前復合材料較多用于板類結構，通過分層鋪敷形成一定的材料厚度，其加強纖維在型面內分布，這就造成了復合材料的剛度在型面法向上較其他方向小很多，因此在網格劃分方面一般取其型面中面創建殼單元，載荷在型面法向施加，以較好的模擬復合材料的特殊剛度特點。
3 復合材料有限元算法選擇
復合材料由于剛度、材料方向性等特點，在有限元計算時需選擇考慮材料幾何非線性和材料非線性的算法。在有限元軟件中可由求解器設置開啟非線性功能，通過邊界條件的優化設置，逐步實現有限元求解的迭代收斂。雖然這會使求解規模相對變大，但會大大提高計算精度，真實模擬復合材料在受載時的動態響應。
4 復合材料有限元分析的結果處理
在復合材料的有限元計算結果分析方面，目前尚無統一的標準。綜合來看，強度校核主要考慮屈服—破壞準則、最大應變準則及結構穩定性準則。在對復合材料構件進行有限元計算和分析時盡量綜合考慮上述準則，以提高構件強度設計的可靠性。
5 結論
通過上述分析，可以看出復合材料構件的有限元分析與傳統金屬材料相比有許多區別，在進行復合材料構件的結構強度設計時應充分考慮復合材料的特點，做到有的放矢，提高設計質量。
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