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基於Delphi的複合材料結構強度分析

發布於:2017-02-13 20:34
強度分析

      使用軟件進行結構強度分析,是提高結構設計效率的有效途徑。基於Delphi的複合材料結構強度分析軟件,利用功能強大的Delphi語言,設計了可視化參數輸人界麵,調用內嵌的工程算法自動完成計算過程,並將結果顯示在輸出界麵上。軟件集成了《複合材料結構設計手冊》裏強度剛度、損傷容限、穩定性等方麵的分析計算方法。軟件共包含5個模塊,分別是層壓板強度剛度計算模塊,層壓板衝擊後壓縮強度計算模塊,層壓板開孔拉壓強度計算模塊,層壓板穩定性計算模塊,材料數據庫管理模塊。軟件主界麵如圖所示。
      采用FD判據損傷區纖維斷裂失效判據)來計算層壓板衝擊後壓縮強度,可按損傷麵積或損傷寬度來定義損傷狀態。采用經典層壓板理論計算強度,包含三種載荷方式(拉,壓,剪),兩種強度計算方法(增量法,全量法),三種剛度折減方式,四種常見失效準則,並能自動繪製毯式曲線,以及計算層壓板的A,B,D矩陣和等效模量和泊鬆比。同時還能計算縫合層壓板的強度。如圖所示。包含兩種載荷方式(拉,壓),采用FD判據或DI判計算層壓板開孔拉壓強度,並能自動繪製毯式曲據線采用微軟的Access數據庫,包含查詢,添加,修改,刪除等數據庫管理功能。壓剪),四種邊界條件(四邊簡支,四邊固支,兩加載邊簡支兩側邊固支,兩加載邊固支兩側邊簡支)。采用微軟的Access數據庫,包含查詢,添加,修改刪除等數據庫管理功能。
      下麵以如何使用軟件的層壓板強度剛度計算模塊來快速確定某材料層壓板最適用的材料失效準則為例總結了軟件的應用。即通過對不同計算方法,剛度折減方式,失效準則進行組合,篩選出某材料的最準確的強度計算方法。層壓板強度計算方法包含增量法和全量法。增量法是基於假定層壓板失效過程的應力一應變關係是增量關係,按照這種增量關係計算極限強度的方法稱為增量法。首先確定最先一層失效強度,以及對應於最先一層失效強度時的層壓板各鋪層應力;將最先失效層退化,按上述順序依次計算層壓板剛度,強度增量與各層應力增量;直至層壓板的各層全部失效,最先一層失效強度與所有各層失效時強度增量的總和即為層壓板的極限強度。全量法假定層壓板失效過程的應力一應變關係為全量關係。按照這種全量關係計算極限強度的方法稱為全量法。計算時要考慮各層失效的順序,但一旦失效層剛度退化後,其強度直接按退化後的層壓板計算,而無需考慮失效時的各層應力。所以全量較為近似,但比增量法簡便。以CCF300/QY5428材料的層壓板拉伸強度為例,對下麵5種鋪層的層壓板進行計算,分別是表中簡稱解釋如下:“增”表示增量法;“全”表示全量法;“默”表示按默認設置折減方式;“失效”表示按失效形式折減;“破壞”表示按破壞層整體失效折減;“最大”表示最大應力準則;“希爾”表示蔡一希爾準則;“蔡吳”表示蔡一吳準則;“霍夫”表示霍夫曼準則。表頭的數字表示計算結果與試驗結果的誤差,比如“±10%",表示計算結果誤差在±5%至±10%之間,以此類推;表中數字表示落在該誤差範圍內的鋪層數旦已。由計算結果可見,“增”、“破壞”、“霍夫”這種計算方法計算的5種鋪層的結果有3種鋪層誤差在±5%以內,另外2種鋪層誤差在±10%以內,相比其他方法,計算結果誤差最小。推薦用增量法、按破壞層整體失效折減、霍夫曼準則來計算CCF300/QY5428材料的層壓板拉伸強度。根據這種方法,由軟件自動繪製了用於結構設計的毯式曲線,如圖所示。
      采用Delphi程序設計編寫了複合材料結構細節分析強度軟件,並對軟件的各個功能模塊進行了介紹。最後以層壓板強度剛度計算模塊確定某材料層壓板最適用的強度計算方法為例,介紹了軟件的具體應用,總結了CCF300/QY5405材料層壓板拉伸強度的較優的計算方法,並使用該方法自動繪製毯式曲線,作為結構設計的參考。實踐證明,該軟件能夠快速的確定計算層壓板強度剛度、開口拉壓強度和衝擊後壓縮強度,並能有效地提高結構設計的效率。


                                                                                  專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
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