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基于Delphi的复合材料结构强度分析

ca88亚洲城:2017-02-13 20:34
强度分析

      使用软件进行结构强度分析,是提高结构设计效率的有效途径。基于Delphi的复合材料结构强度分析软件,利用功能强大的Delphi语言,设计了可视化参数输人界面,调用内嵌的工程算法自动完成计算过程,并将结果显示在输出界面上。软件集成了《复合材料结构设计手册》里强度刚度、损伤容限、稳定性等方面的分析计算方法。软件共包含5个模块,分别是层压板强度刚度计算模块,层压板冲击后压缩强度计算模块,层压板开孔拉压强度计算模块,层压板稳定性计算模块,材料数据库管理模块。软件主界面如图所示。
      采用FD判据损伤区纤维断裂失效判据)来计算层压板冲击后压缩强度,可按损伤面积或损伤宽度来定义损伤状态。采用经典层压板理论计算强度,包含三种载荷方式(拉,压,剪),两种强度计算方法(增量法,全量法),三种刚度折减方式,四种常见失效准则,并能自动绘制毯式曲线,以及计算层压板的A,B,D矩阵和等效模量和泊松比。同时还能计算缝合层压板的强度。如图所示。包含两种载荷方式(拉,压),采用FD判据或DI判计算层压板开孔拉压强度,并能自动绘制毯式曲据线采用微软的Access数据库,包含查询,添加,修改,删除等数据库管理功能。压剪),四种边界条件(四边简支,四边固支,两加载边简支两侧边固支,两加载边固支两侧边简支)。采用微软的Access数据库,包含查询,添加,修改删除等数据库管理功能。
      下面以如何使用软件的层压板强度刚度计算模块来快速确定某材料层压板最适用的材料失效准则为例总结了软件的应用。即通过对不同计算方法,刚度折减方式,失效准则进行组合,筛选出某材料的最准确的强度计算方法。层压板强度计算方法包含增量法和全量法。增量法是基于假定层压板失效过程的应力一应变关系是增量关系,按照这种增量关系计算极限强度的方法称为增量法。首先确定最先一层失效强度,以及对应于最先一层失效强度时的层压板各铺层应力;将最先失效层退化,按上述顺序依次计算层压板刚度,强度增量与各层应力增量;直至层压板的各层全部失效,最先一层失效强度与所有各层失效时强度增量的总和即为层压板的极限强度。全量法假定层压板失效过程的应力一应变关系为全量关系。按照这种全量关系计算极限强度的方法称为全量法。计算时要考虑各层失效的顺序,但一旦失效层刚度退化后,其强度直接按退化后的层压板计算,而无需考虑失效时的各层应力。所以全量较为近似,但比增量法简便。以CCF300/QY5428材料的层压板拉伸强度为例,对下面5种铺层的层压板进行计算,分别是表中简称解释如下:“增”表示增量法;“全”表示全量法;“默”表示按默认设置折减方式;“失效”表示按失效形式折减;“破坏”表示按破坏层整体失效折减;“最大”表示最大应力准则;“希尔”表示蔡一希尔准则;“蔡吴”表示蔡一吴准则;“霍夫”表示霍夫曼准则。表头的数字表示计算结果与试验结果的误差,比如“±10%",表示计算结果误差在±5%至±10%之间,以此类推;表中数字表示落在该误差范围内的铺层数旦已。由计算结果可见,“增”、“破坏”、“霍夫”这种计算方法计算的5种铺层的结果有3种铺层误差在±5%以内,另外2种铺层误差在±10%以内,相比其他方法,计算结果误差最小。推荐用增量法、按破坏层整体失效折减、霍夫曼准则来计算CCF300/QY5428材料的层压板拉伸强度。根据这种方法,由软件自动绘制了用于结构设计的毯式曲线,如图所示。
      采用Delphi程序设计编写了复合材料结构细节分析强度软件,并对软件的各个功能模块进行了介绍。最后以层压板强度刚度计算模块确定某材料层压板最适用的强度计算方法为例,介绍了软件的具体应用,总结了CCF300/QY5405材料层压板拉伸强度的较优的计算方法,并使用该方法自动绘制毯式曲线,作为结构设计的参考。实践证明,该软件能够快速的确定计算层压板强度刚度、开口拉压强度和冲击后压缩强度,并能有效地提高结构设计的效率。


                                                                                  专业从事机械产品设计│亚洲城88│强度分析│结构优化│技术服务与解决方案
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