关于复合板的奇怪现象----表面铺上M55碳纤维后材料反而变软

shenzhouxy

复合方板，正方形，边长1米

1. 已知两种材料：a. 铝蜂窝芯子（做为基体）  E1=E2=40000Pa，G12=7000Pa，G23=70MPa，G13=47MPa，   V12=0.33， 密度=45Kg/立方米

                            b. 碳纤维复合材料（用做蒙皮）E1=146GPa，E2=10GPa，G12= 45GPa，G13=G23=0，V12=0.33，密度=1640Kg/立方米

2. 铺层方式：  共9层，基体在中间（26mm厚），上下各4层碳纤维（每层0.1mm）
                       9层的角度从上到下为0,45，-45,90，0,90，-45,45,0
3. 边界条件： 四周固支
4. 单元选取： S4R（几何用3D shell建立）
5. 奇怪现象： 在正方形板上施加均布压强1Pa后的位移大于直接在基体上施加同样载荷时的位移，并且如果将纤维层厚度加大位移反而更大（板竟然变软了！）


我研究了一天，没有任何结果，哪位大神来解救我，谢谢！
（是不是纤维的G12，G23都是0的原因？）

zsq-w

蜂窝三明治板的抗压能力强于蜂窝的抗压能力，这是业界公认的。


1  请lz上几张图辅助说明下.

2 5. 奇怪现象： 在正方形板上施加均布压强1Pa后的位移大于直接在基体上施加同样载荷时的位移，并且如果将纤维层厚度加大位移反而更大

1）很少将蜂窝称为“基体”的，我很疑惑如何在蜂窝上施加pressure的
2）lz能否介绍下你是如何建立模型算基体的位移and方板时候的位移？ Or 是实验结果？

shenzhouxy

2# zsq-w

好，我过会去附上截图，版主认为G12，G23=0对结构的弯曲刚度有什么影响？

zsq-w

蜂窝的材料属性对弯曲刚度没有影响。蜂窝的厚度（近似=方板的厚度）对弯曲刚度影响非常大（dominant）。

shenzhouxy

4# zsq-w


目前影响弯曲刚度的是碳纤维，它的G12=G23=0，当我把碳纤维蒙皮的厚度改大（每层为0.1m）时，板的一阶模态明显变小，只有0.8Hz了。

版主的abaqus是10.0吗？ 我可以上传cae，是两种的比较

zsq-w

我是最新版的abaqus，你可以上传6.10版的。

不过建议把inp也一起上传，其他版友也可以参与讨论。

shenzhouxy

simwe.rar里有cae，inp和odb，计算了静力和一阶模态。

谢谢！

zsq-w

疑惑1 ： 碳纤维的G12 和G13 应该不会是接近于0 的吧，我印象中，G12 和G13还是很大。
                lz可去核查材料属性的来源是否有误。
疑惑2： 得到蜂窝的等效材料属性，就用solid建模，这样的计算结果是否合理？
               蜂窝建模其实非常方便的，就是平面内阵列而已，然后以拉伸就成了。


看看我的蜂窝，你自己建下试一试吧。

shenzhouxy

8# zsq-w

谢谢总版主的指导。
先不说蜂窝了，就谈这个例子，基体外面加了碳纤维反而使整体材料刚度降低，而且碳纤维铺得越厚板的强度越低，这个现象非常奇怪啊，造成这种现象的原因可能有两个地方：
1. 可能是我建立层合板的做法不对
2. 碳纤维的G13和G23=0可能是错的（在4楼我说错了，应该是G13和G23=0，G12不是0，我上传的例子里已经改过来了）

版主可否帮我检查一下层合板建立是不是对的？这个例子的结果给我的感觉就像这9层板之间没有任何联系一样。

谢谢

zsq-w

如果将蜂窝视为一个lamina的话，你的层合板建模还是可以的（不过这个做法早已被人舍弃...）。
事实上，这么处理一般都不精确。

你的问题应该是出在“G13和G23=0”. 我见过的碳纤维，这2个剪切模量非常大。如果lz数据不保密的话，可上传你的材料属性。

shenzhouxy

10# zsq-w



谢谢总版主！数据可能是别人给错了，我核实一下。

谢谢！

yangsheng99

zsq-w 发表于 2011-1-18 16:36
如果将蜂窝视为一个lamina的话，你的层合板建模还是可以的（不过这个做法早已被人舍弃...）。
事实上，这么 ...

请问版主您所谓的这种做法早被人舍弃了是这种做法存在不合理吗？那楼主所知现在一般用什么方法模拟蜂窝板呢？我现在也在做蜂窝板的相关分析，采取的也是楼主的做法，这样做有什么不妥的地方请版主指导一二，谢谢！

zsq-w

yangsheng99 发表于 2013-9-7 11:05
请问版主您所谓的这种做法早被人舍弃了是这种做法存在不合理吗？那楼主所知现在一般用什么方法模拟蜂窝板 ...

这种做法无法反映蜂窝的屈曲

yangsheng99

zsq-w 发表于 2013-9-7 11:51
这种做法无法反映蜂窝的屈曲

也就是说要是需要建出蜂窝的详细模型，就像上边版主所做的那样？但是我的模型较大，每个蜂窝板1平米，一共7层，版主有什么建模的好的思路吗？除了如楼主这样的简化做法。

zsq-w

yangsheng99 发表于 2013-9-7 13:37
也就是说要是需要建出蜂窝的详细模型，就像上边版主所做的那样？但是我的模型较大，每个蜂窝板1平米，一 ...

如果板材受均布载荷，不承受局部载荷，板内部的蜂窝没有屈曲或者也没有任何形式的其他损伤，可以用层合板的方式模拟，无须为蜂窝建立详细的模型。这样的你这个尺寸的模拟就没有问题了。

如果局部的蜂窝存在屈曲或者损伤，这种模拟方式显然是不够的。

yangsheng99

zsq-w 发表于 2013-9-7 14:09
如果板材受均布载荷，不承受局部载荷，板内部的蜂窝没有屈曲或者也没有任何形式的其他损伤，可以用层合板 ...

明白了，我想这样，先以层合板的形式建立整体模型，然后如果有局部受力或者应力很大的地方再建立局部详细模型，使用子模型的方法。但是这种方法仅限于静力分析了，动力学分析估计就只能使用层合板的方式了。