四层层合材料的热应力分析

1、复合材料四层层合材料的热应力分析不同参考温度的比较热应力计算屮要设定参考温度。一般来说，参考温度可以设定为一个常数，但是对于层 合材料，由于各层的材料不同，其固化温度（或无应力温度、参考温度）也往往不同。这样 就引起了如何设置参考温度的问题。我曾经检索过以前的关于参考温度设置的帖子，众说纷纭,有的说可以设置不同的参考温度, 有的说参考温度必须一致，但是可通过温度载荷以控制温差间接实现。针对这个问题，本人 通过一个算例的对比计算，來说明参考温度的设置，希望能对大家有所启发。计算模型描述：四层材料，每层材料都是各向同性弹性体，尺寸80x41x4.58 （总厚），从底往上为笫 一层0.38厚（材料1

2、）、第二层0.5厚（材料2）、第三层0.5厚（材料3）、第四层3.2厚（材 料4）。材料参数见命令流，其中材料1的固化温度为99度，材料2和材料3完全相同，固化 温度为55度，材料4的固化温度为140度。计算层合材料从140度降低到一30度时内部的热应力。釆用实休单元计算。采用两种计算方法：k一:在材料参数输入时，输入各自材料的参考温度，然后丿施加统一的温度载荷一30 度其二：在材料参数输入时，输入统一的参考温度140度，然后对各层施加不同的温度载 荷，使每层的温差与上例的温差相同。如果在ansys中两种方法都可以，那么计算结果应该完全相同。下面是计算方法一的命令流:/prep7i*eusol

3、id45i*mp,ex,l,3000 mp,prxy,1,0.4 mp,reft,1,99 mp,alpx,l/26e-6 i*mp,ex,2,101 mp,prxy, 2,0.42 mp,reft,2,55mp,alpx,2j40e6i*mp,ex,3,10-1mp,prxy,3,0.42mp,reft,3,55mp,alpxm40e-6i*mp,ex/4j2000mp,prxy,4,0.22mp,reft,4,140mp,alpx485e-6i*block,0,80,0,41,0,0.38,blocoo,0,41,0.38,0.88,block,0,80q41,0.88,1.38,bloc

4、ks,80,0,41,1-38,4.5&allsel,allvglue,allvsel,s 丄 ocz0,0.38 cmzvl_tptzvolu vsel,s,loc,乙 0.38,0.88 cm,v2_evazvoluvsel,s,locz 0.88,138cm,v3_eva,volu vsel,s,locz 乙1.3&4.58cm,v4_gls,volu allsel,all vplot l*lsel,soc 岛 40 lesizell, z80 lsel,s,loc,y,20.5 lesize,all, ,41iselsloc,乙0.19 lesize,all, ,3 l

5、sel,s,loc,乙0.63 lesizell, ,3lsel,sjoc, z,1.13 lesizell, ,3 lsel,s,loc,z,298 lesize,all, ,5allsel,allcmsel,s,v1_tpttype,1mat 1mshapeq3dmshke"vmesh,alli*cmsel,s,v2_evatype)mat； 2mshape,oz3dmshkex1vmesh,allcmsel,s,v3_evatypez1mat； 3mshape,0,3dmshke"vmesh,allcmsel,s,v4_glstype,1mat； 4mshape,0,

6、3dmshkex1vmesh,allallsel,allsavez'log-preok-m-solid45-x80y41-difftref/db',finish/soll*antype,0nlgeom,1nsubst20z1000,20outres,eraseoutres,all,1autots,1time,20asel,s,loc,y ,0nsla,s,1dsymsymmxzallsel,allasel,s,loc ,x,0nslazs,1dsymsymmx,allsel,all n sel,s,loc,x,0 n sel,r;loc,y,0 nselfloczq d,all

7、, uz,0 allsel,all i*beagtemp厂 30allsel,allsave/'log-allok-m-solid45-x80y41-difftref,/db,/status,solusolvefinish下而是第二种计算方法的命令流:/prep7i*et,1,soud45i*mp,ex,1,3000mp,prxy,1,0.4mp, reft, 1,140 mpalpx 丄 26e6 i*mp,ex210lmp,prxy2042mp,reft,2,140mp,alpx,乙 140e6i*mp,ex,3,101mp,prxy3042mp, reft,3/140mp,alp

8、x,3/140e-6 i*mp,ex,4j2000mp,prxy,4,0.22mp, reft,4,140mp,alpx,4,8.5e-6block,0,80,0,41,0,038,block,0,80q41,0.38,0.88,blocoo,0,41,0.88,1.38,bl0cko80,0,41 丄38,4.58,allsel,allvglue.allvsel,s,loc, zo0.38cm,vl_tpt,voluvsel,s,loczz,0.38,0.88cm,v2_eva,voluvsel,s,lo cz 0.88,1.38cm,v3_eva,voluvsel,s 丄0 cz 1.38

9、,4.58cm,v4_gls,voluallsel,allvploti*isel,socx40 lesize,all, ,80 lsel,s,loc,y,20.5 lesizell, ,41 lsel,sjoc,z,0.19 lesiz巳all, ,3 iseujoc,乙0.63 lesize,all, ,3 lsel,sjoc, z,1.13 lesizell, ,3 lsel,s,loc,乙 2.98 lesizell, ,5 allsel,all i*cmsel,s,v1_tpt type mat 1 mshape,0,3dmshke"vmesh,all l*cmsel,s,v

10、2_evatype,1mat； 2mshape,0,3dmshkex1vmesh,allcmsel,s,v3_evatype,1mat 3mshape,0,3dmshkex1vmesh,allcmsel,s,v4_glstype,1mat； 4mshape,0,3dmshkelvmesh,allallsel,allsave/'log-preok-m-solid45-x80y41-sametref'/'db'/finish/soli*antypeqnlgeom,1nsubs7；20,1000,20outres,eraseoutres,all,1autots,1ti

11、me,20asel,s,loc,y ,0nsla,s,1dsym,symm,：,allsel,allaselzsjoc zx,0nsla,s,1dsym,symm,x,allsel,alln sel,soc,x,0n selzr,loczy,0nsel,gloc,z,0d,all, uz,0allsel,alli*bfv,vl_tpt,temp,llbfv,v2_eva,temp,55bfv, v3_eva,temp,55bfyv4_gls,temp 广 30allsel,allsave,log-allok-m-solid45-x80y41-sametref7db,/status,soluso

12、lvefinish下面是计算结果的截图，为各层的sx应力 计算方法一的计算结果:an5tx1-1 sub -jo"3”：！-dbq971.11807.19227 4>099&233mccal iwlttticleanjvl ：8 20m15105151rrxj-n svj9 -jo：】；.k-l033.21b72um 共 1l?m 1utt：j応 x ： 5疋=兀jhccal solutigwanmj7 su9 jd ti«-o8xlavglkjnra*-0el *8 20m15s04m4dkx £mk -£ 8hx *>?-5-t9

13、-3.g-1,746902242«85 2m >3fl>74l.773.wanhcza.l dolutigttis 104128stxj7 sub1w1 70904. "4«v9«c1时73185帖7銚第二种方法的计算结果，各层的sx应力通过两种方法的比较计算，可以得出以下结论：采川实体单元进行热应力计算时，对于不同 材料可以设置不同的参考温度。nodal solutionstep-1sub =20time-20jul 28 2008 14:59:38sxrsys0i.avgidmxsmn= .23<bss -.04：smx=.21(8

14、3504393.08102.11811.15s2.19229 062475099565.136655173745.210835fr om：www si mw e. comnodal solutionanstep-l sub =20 time20jul 28 200815:00:56sx(avg)rsys"dmx =.22ptt-smn 081397smx =38：m083397.151028.218659.286291.353922117213.184844.252475.320106.387738nodal solutionstep-1sub =20time-20jul 28 2008 15:01:46sxrsys0dmxsmnsmxi.avgi-5.789-3.629-1.47.6901654.709-2.55-3897311.772.853.93fr om：www si mw e.