基于Abaqus有限元分析平臺,采用三維累積損傷理論和Yamada-Sun失效準則對層合板單釘連接結構的失效過程和承載特性進行了數值模擬,模擬結果與試驗結果一致性較好。借助于Python語言和自編程序提出了一種層合板單釘連接結構三維有限元建模的參數化實現方法。該方法可以實現建�！治觥筇幚淼恼麄�流程的自動化,極大降低了前期建模的時間成本。最后研究了幾何參數、緊固件參數、載荷因素對層合板單釘連接結構承載特性的影響,研究結果表明:選擇合適的板件長度、端距-孔徑比、寬度-孔徑比,增大孔的直徑、孔的粗糙度和螺栓的預緊力可以有效提高層合板單釘連接結構的承載能力。 

【文章來源】：復合材料科學與工程. 2020年09期 北大核心

【文章頁數】：6 頁

【部分圖文】：

參數化建模流程

后處理數據的自動提取方法與前處理類似,Python語言錄入后處理輸出載荷-位移數據的過程,后臺調用Abaqus即可實現后處理數據的自動提取。不同參數下Abaqus生成的有限元計算模型見圖2,計算模型中層合板連接螺栓用剛體模擬,層合板材料為T700/3234,材料參數見表1,層合板用C3D8R單元模擬。螺栓與孔之間采用面面接觸,法向定義為硬接觸,切向定義為摩擦接觸。層合板一端固支,對螺栓施加2 mm的位移載荷。表1 T700/3234材料參數Table 1 Material parameters of T700/3234 項 目 值 項 目 值 E11/GPa 128 Xt/MPa 2093 E22/GPa 8.7 Xc/MPa 870 E33/GPa 8.7 Yt/MPa 50 ν12 0.32 Yc/MPa 198 ν13 0.32 Zt/MPa 50 ν23 0.3 Zc/MPa 198 G12/GPa 4.0 S12/MPa 104 G13/GPa 4.0 S13/MPa 104 G23/GPa 4.0 S23/MPa 86

為實現上述失效判斷和相應的剛度退化,采用Abaqus有限元軟件的USDFLD用戶接口將材料失效及剛度退化程序加入有限元分析中,模擬材料逐步失效過程。分析流程見圖3,圖中FVi代表材料某種失效狀態(tài)下的場變量,在初始無損傷狀態(tài)下,FVi=0,發(fā)生某種形式的失效后,對應的場變量FVi=1。若單元發(fā)生失效,則根據單元發(fā)生的具體失效形式,按照表2對材料剛度進行相應折減,并對場變量進行重新賦值,繼續(xù)增大載荷,重復上面的過程,直至單元不能再承受任何載荷。當載荷足夠大時,計算程序將自動終止,此時在載荷-位移曲線上可以看到載荷已經開始下降,由此可以預測結構的破壞載荷和失效模式。4 有限元模擬誤差分析

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：2941730