5.7. Элемент из композиционного материала рсомр
MSC/NASTRAN предоставляет удобный интерфейс для моделирования и расчета конструкций из композиционных материалов. Допускается задание свойств материалов и углов укладки для каждого слоя по отдельности, после чего автоматически генерируются эквивалентные по жесткости карты PSHELL и МАТ2. В числе результатов возможно получение значений напряжений и деформаций в каждом слое и между слоями.
Карта имеет следующий формат
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
|
PSHELL |
PID |
Z0 |
NSM |
SB |
FT |
TREF |
GE |
LAM |
|
|
|
MID1 |
T1 |
THETA1 |
SOUT1 |
MID2 |
T2 |
THETA2 |
SOUT2 |
|
|
|
MID2 |
T3 |
THETA3 |
SOUT3 |
|
|
|
|
|
здесь
PID - идентификационный номер свойств
Z0 - дистанция от плоскости ссылки до нижней поверхности
NSM- отношение толщины поперечного сдвига к толщине мембраны
SB - допускаемое напряжение в связующем
FT - теория прочности
TREF - ссылочная температура
LAM - флаг симметричности конструкции
MIDi- идентификационный номер материала слоя I, нумерация слоев с 1 от нижней поверхности
Ti - толщина слоя i
THETAi угол ориентации материала в продольном направлении слоя в материальной системе координат элемента
SOUTi - флаг запроса на вывод результатов
Двухмерный композиционный материал определяется как пакет слоев, волокна каждого слоя рассматриваются как однонаправленные. Главные оси материала слоя перпендикулярны или параллельны направлению волокон. Главные оси обозначаются как "продольные" или направления 1 для волокон, поперечные или направления 2 в перпендикулярном направлении (направление матрицы).
На приведенном ниже рисунке дан пример определения материальной системы координат. Необходимо обратить внимание на ориентацию оси Z - она совпадает по направлению с осью Z системы координат элемента.
Слои волокон соединены тонким слоем связующего, толщина которого принимается нулевой. Каждый слой может быть изотопным (MAT1), двухмерным анизотропным (МАТ2) или ортотропным материалом (МАТ8). Характеристики элементов вычисляются в соответствие со следующими предположениями
каждый слои находится в плоском напряженном состоянии
соединение идеально
используется двухмерная теория пластин.
В числе результатов могут получены
напряжения и деформации эквивалентной пластины
результирующие усилия
напряжения и деформации в каждом из слоев и приближенное значение для сдвига в матрице (для вывода деформаций вместо напряжений нужно задать PARAM,LSTRN,1)
таблица запасов прочности
Если необходим вывод напряжений и/или запасов прочности, в Case Control должны быть указаны одновременно ELFORCE и ELSTRESS. Кроме того для получения таблицы запасов прочности необходимо задать допускаемые напряжения в каждом слое в соответствующей карте материалов, значение допускаемого сдвига SB и теорию прочности FT в карте РСОМР.
После препроцесорной обработки каждое утверждение РСОМР преобразуется в эквивалентные PSHELL и 4 МАТ2-карты (которые могут быть распечатаны). Существенным моментом является вопрос нумерации МАТ2. ID карт МАТ1 находятся в диапазоне от 1000000 до 1999999, ID карт MAT2 находятся в диапазоне от 2000000 до 2999999. Эти необходимо для информирования программы, что материалы используются для анализа композитов. Если эквивалентные характеристики будут использованы в будущих расчетах (вместо использования карт РСОМР), и будут введены коэффициенты температурного расширения, нельзя изменять номера ID . При использование эквивалентных PSHELL и MAT2 не будет возможности получить напряжения в отдельном слое и запасы прочности. Для расчета прочности может быть использована одна из следующих теорий прочности: Хилла, Хоффмана, Цая-Ву и теория предельных деформаций.