ANSYS复合材料构件失稳分析

Davad

复合材料构件的稳定分析是复合材料结构设计的重要内容，以下根据笔者个人体会，谈谈用ANSYS做复合材料分析的方法，供大家参考：

由于复合材料的高比强度和高比模量，用复合材料做成的构件一般都是比较薄的、长细比较大的构件，在高压应力下很容易发生失稳破坏，所以，复合材料构件的设计中的失稳分析是非常重要的。
ANSYS中的特征值失稳分析是将建立构件失稳的特征方程，作为特征值问题求解临界荷载。特征方程如下：
（【K】-r【Ks】）{u}=0


式中：【K】，为单元弹性刚度矩阵；【Ks】为应力刚化矩阵，也称几何刚度矩阵。

ANSYS求解中分为三个步骤：

Step1：首先进行静力求解（Antype，static），获得应力刚化矩阵，在这一部求解中需打开应力刚化选项（PSTRESS,on）.
Step2：运行特征值分析（Antype，BUCK），得到特征荷载系数。
Step3：扩展计算结果，得到失稳的模态形状。
例

Davad

例：四边简支板，长度a=1000mm，宽度ay=500m，受轴向压力荷载NX=Ny=1N/mm，材料构成[（0/90）3]s，AS4D/9310复合板，纤维体积含量Vf=0.6，板厚10.2mm，单层弹性常数如表1所示, 试用ANSYS分析其特征临界荷载和失稳形状。
解 ：采用LLS方法建立符合材料模型，采用shell91
/PREP7               

uimp,1,ex,ey,ez,145880,13312,13312
uimp,1,gxy,gyz,gxz,4386,4529,4386
uimp,1,prxy,pryz,prxz,0.263,0.470,0.263

ET,1,SHELL91,,1        
                 
KEYOPT,1,5,1      

R,1,12,1,                      ! 12 layers symmetrical
RMORE,,,,,,,               ！following is LSS information
RMORE,1,0,0.85          ! 1st layer: mat. #1,   0 deg, Th=0.85 mm
RMORE,1,90,0.85         ! 2nd layer: mat. #1,   90 deg, Th=0.85 mm
RMORE,1,0,0.85          ! 3nd layer: mat. #1,   0 deg, Th=0.85 mm
RMORE,1,90,0.85         ! 4th layer: mat. #1,  90 deg, Th=0.85 mm
RMORE,1,0,0.85          ! 5th layer: mat. #1,   0 deg, Th=0.85 mm
RMORE,1,90,0.85         ! 6th layer: mat. #1,  90 deg, Th=0.85 mm

! Geometry and mesh
RECTNG,0,500,0,250     
ESIZE,,25            
AMESH,all              

FINISH                  


分析模块
/SOLU                  
ANTYPE,STATIC           
PSTRESS,ON            
DL,2,1,uz,0            
DL,3,1,uz,0
DL,1,1,symm            
DL,4,1,symm
!d,all,rotz            
!Load application
SFL,2,PRES,1           
SFL,3,PRES,1           
SOLVE                  
FINISH                  

/SOLU                   ! Solution module, (ii) find the BIFURCATION LOADS
ANTYPE,BUCK
BUCOPT,SUBSP,10         ! Find the first 10 bifurcations loads
SOLVE                   ! Solve
FINISH                  ! Exit solution module

/SOLU                   ! Solution module, (ii) find the BUCKLING MODES
EXPASS
MXPAND
SOLVE                   ! Solve
FINISH                  ! Exit solution module

/POST1                  ! Post-processor module
SET,LIST                ! List the critical loads
SET,1,2                 ! Set mode number 2 shape
PLDISP,1                ! Display the mode 2 shape displacements
FINISH                  ! Exit post-processor module

Davad

失稳模态分析结果，Pcr=209.52
Mode                1            2           3          4           5
SHELL91 LSS 209.53  639.96  1803.0  1822.3  1863.6

lzq537

过程很详细！

inkey

失稳模态