基于有限單元法的碳纖維增強單板層積材動力學仿真研究.pdf

1、如何高效合理地利用現(xiàn)有木材資源以發(fā)揮其最大潛能已成為木材研究需要解決的突出問題。由于單板層積材具有提質(zhì)增效、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、規(guī)格靈活等特點，幾十年來被廣泛應(yīng)用于家具制造、室內(nèi)裝飾裝修、門窗框架等非結(jié)構(gòu)或小規(guī)格結(jié)構(gòu)用材中。但隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)和社會需求不斷提高，高強度、輕質(zhì)化、功能性單板層積材的需求越來越迫切。計算機輔助建模仿真技術(shù)的發(fā)展為新材料、新產(chǎn)品研發(fā)提供了有效的方法手段，縮短了產(chǎn)品更新?lián)Q代的周期，成為當今復合材料發(fā)展的強力助推器。綜上，本

2、文致力于研究基于計算機建模仿真技術(shù)的碳纖維增強單板層積材的性能模型表征與仿真預(yù)測分析，實現(xiàn)復合材料動力學模型化研究。
　　首先，對碳纖維布增強單板層積材的制備工藝進行實驗研究，并選取碳纖維布鋪層位置和鋪層數(shù)量作為實驗因子，通過力學測試探究其對碳纖維增強單板層積材的剪切強度、靜曲強度和彈性模量三個靜力學指標的影響。研究表明，隨著碳纖維布鋪層位置由內(nèi)至外變化，試件的靜曲強度得到顯著提升;隨著碳纖維布鋪層數(shù)量由單層變?yōu)殡p層，試件剪切強度

3、、靜曲強度和彈性模量均有不同程度提升。然后，在實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，基于有限單元法建立碳纖維增強單板層積材三維幾何模型和有限元模型，并基于有限元模型對碳纖維增強單板層積材進行結(jié)構(gòu)靜力學仿真分析，仿真結(jié)果與實驗測試結(jié)果是相吻合的，表明所建有限元模型是準確、可行的。
　　最后，在ANSYS Workbench15.0仿真環(huán)境下，基于所建有限元模型對碳纖維增強單板層積材進行了動力學仿真研究。采用模態(tài)分析技術(shù)提取了碳纖維增強單板層積材前六

4、階固有頻率和振型數(shù)據(jù)，探究了碳纖維布鋪層位置和鋪層數(shù)量對碳纖維增強單板層積材固有頻率和振型影響。隨著碳纖維布鋪層位置由內(nèi)至外變化，碳纖維增強單板層積材固有頻率增強幅度逐漸增大;隨著碳纖維布鋪層數(shù)量由單層增加至雙層，碳纖維增強單板層積材最大變形逐漸減小。仿真結(jié)果表明，碳纖維布的鋪層位置和鋪層數(shù)量是分別影響碳纖維增強單板層積材固有頻率和固有振型的關(guān)鍵性因素。三維有限元模型的構(gòu)建及其動力學仿真研究為碳纖維增強單板層積材的模型化研究提供了基礎(chǔ)條