基于PYTHON三維復(fù)合材料層壓板參數(shù)化建模6 28

基于Abaqus/Python的三維復(fù)合材料層壓板

有限元建模參數(shù)化開發(fā)

伊鵬躍，于哲峰，汪海

（上海交通大學(xué)航空航天學(xué)院，上海200240）

摘要：討論了Abaqus對象模型及網(wǎng)格對象的調(diào)用方法。利用Python腳本，開發(fā)了可應(yīng)用連續(xù)殼或?qū)嶓w單元的三維復(fù)合材料層壓板參數(shù)化建模程序。通過了人機(jī)交互，可選擇層間是否使用界面單元，材料是否預(yù)制損傷。實(shí)例表明，該程序既可完成單個層壓板及損傷的參數(shù)化三維建模，也可應(yīng)用于裝配形成的多板連接結(jié)構(gòu)的建模，適用范圍廣泛。關(guān)鍵詞：Abaqus/Python；三維；復(fù)合材料；層壓板；參數(shù)化建模

中圖分類號：TP319;TB332

Parametricthree-dimensionalmodelingof

compositelaminatesbasedon

Abaqus/Python

YiPengyue,YuZhefeng,WangHai

(SchoolofAeronauticsandAstronautics,ShanghaiJiaoTongUniversity,Shanghai200240)Abstract:Abaqusobjectmodelandinvokingmethodofmeshobjectwerediscussed.Aparametricmodelingprogramforthreedimensionalcompositelaminatewasdevelopedinwhichcontinuumshellorsolidelementisused.Human-computerinteractionwasrealizedbywhichlaminatewithinterfaceanddamageornotcanbeselected.Examplesshowthattheprogramisabletobeusednotonlyinthemodelingofonelaminateanddamagebutalsointhestructuresconsistingofmultipleplatesbyassembling.Theapplicationregionoftheprogramiswide.Keywords:Abaqus/Python;threedimension;composite;laminate;parametricmodeling引言

由于復(fù)合材料高比強(qiáng)度、比剛度及較強(qiáng)可設(shè)計(jì)性等特點(diǎn)在航空航天以及民用結(jié)構(gòu)中的用量越來越大[1]。層壓板式纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛，其力學(xué)性能成為研究重點(diǎn)[2]。由于材料各向異性，層間性能差，損傷機(jī)理復(fù)雜，凡考慮層壓板厚度、厚度方向應(yīng)力分布或?qū)娱g作用時，基本都需要使用三維模型。Abaqus具有豐富的材料本構(gòu)和單元類型，并具備強(qiáng)大的二次開發(fā)能力，是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析的有力工具。

[3]基于Abaqus有限元分析軟件，賈建東等通過不含界面層的三維復(fù)合材料層壓板模型

利用Umat編寫材料本構(gòu)，研究了層壓板的沖擊后剩余壓縮強(qiáng)度；B.G.Falzon等[4]等基于三維

[5]實(shí)體模型研究了層壓板的層內(nèi)漸進(jìn)損傷并進(jìn)行了算例驗(yàn)證；顧亦磊等利用三維層壓板模型

[6]使用Usdfld程序研究了層壓板螺栓連接失效；VolneiTita等利用三維模型對層壓板靜壓痕

試驗(yàn)進(jìn)行了有限元仿真研究；張麗等[7]建立了含界面層的層壓板三維有限元模型，利用Vumat子程序進(jìn)行了復(fù)合材料層壓板低速沖擊作用下?lián)p傷分析；滕錦等[8]通過含粘性層的三維層壓板模型研究了增韌復(fù)合材料的沖擊損傷過程，朱煒垚等[9]僅在鋪層角度不同的層間應(yīng)用界面

[10-11]層簡化三維模型，研究了層壓板低速沖擊下分層損傷；Craven等建立了含多處分層損傷

與纖維損傷的層壓板三維有限元模型，研究了帶損傷層壓板的拉伸、屈曲及后屈曲力學(xué)性能；

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