Испытание на сдвиг в плоскости yoz

Для моделирования сдвига исследуемого объекта в плоскости YOZ к КЭ-модели были приложены следующие граничные условия:

На грани front выполнялась команда Coupling (запрет смещения узлов друг относительно друга в направлении z и y). К узлу на грани front прикладывалась сила .

Результаты вычислений представлены на рисунках:

Рис. 18 Поле перемещений

Рис. 19 Поле перемещений

Рис. 20 Поле перемещений

Рис. 21 Поля напряжений

Значение жесткости на сдвиг в плоскости YOZ вычисляется по формуле:

В данной задаче

Испытание на сдвиг в плоскости xoz

Для моделирования сдвига исследуемого объекта в плоскости XOZ к КЭ-модели были приложены следующие граничные условия:

На грани front выполнялась команда Coupling (запрет смещения узлов друг относительно друга в направлении z и x). К узлу на грани front прикладывалась сила .

Результаты вычислений представлены на рисунках:

Рис. 22 Поле перемещений

Рис. 23 Поле перемещений

Р ис. 24 Поле перемещений

Рис. 25 Поля напряжений

Значение жесткости на сдвиг в плоскости XOZ вычисляется по формуле:

В данной задаче

Испытание на изгиб

Для моделирования изгиба исследуемого объекта к КЭ-модели были приложены следующие граничные условия:

На грани front выполнялась команда Coupling (запрет смещения узлов друг относительно друга в направлении z и y). К узлу на грани front прикладывалась сила .

Результаты вычислений представлены на рисунках:

Рис. 26 Поле перемещений

Рис. 27 Поле перемещений

Рис. 28 Поле перемещений

Рис. 29 Поле напряжений

Р ис. 30 Поле напряжений

Рис. 31 Поле напряжений

Значение жесткости на изгиб вычисляется по формуле:

В данной задаче

Выводы

В таблице 2 представлены вычисленные значения жесткостей при четырех различных видах нагружения.

Табл. 2 Жесткости узла при различных видах нагружения.

Вид нагружения	Жесткость, МН/м
Растяжение	74.738
Сдвиг в плоскости xoz
Сдвиг в плоскости yoz
Трехточечный изгиб

При помощи метода конечных элементов исследовано напряженно-деформированное состояние композитного узла.

В первой части работы методом конечно-элементной гомогенизации определены эффективные модули углепластикового композита. Полученные значения эффективных модулей лежат между значениями упругих модулей отдельных компонент композита, что позволяет делать предположения о правильности решения. Также в данной задаче наблюдался высокий темп сходимости метода конечных элементов.

С использованием данных, полученных в первой части работы, проведены численные эксперименты на растяжение, сдвиг в двух плоскостях и трехточечный изгиб композитного узла. Для всех четырёх случаев нагружения определены наиболее нагруженные области и оценены жесткости узла. Во всех четырех случаях нагружения основную нагрузку принимают на себя слои углепластикового композита.