[发明专利]一种复合材料厚层压板接头有限元建模方法

说明书

本发明属于航空领域复合材料结构有限元建模技术，涉及到一种复合材料厚层压板接头有限元建模方法。该方法包括：获取复合材料厚层压板接头的实体结构模型；视结构预估的应力集中程度以及结构重要程度，沿铺层厚度方向分割实体结构模型为多切割层，其中，对应力集中程度高和结构重要程度高的部位进行精细划分；对应力集中程度低和结构重要程度低的部位进行粗划分；在层面内方向切割实体结构模型，分割出的模型都具有规则形状的结构；选取刚性连接模拟复合材料厚层压板接头内各铺层的连接关系；对二次切割的实体结构模型划分网格单元，赋予材料属性。

技术领域

本发明属于航空领域复合材料结构有限元建模技术，涉及到一种复合材料厚层压板接头有限元建模方法。

背景技术

对复合材料厚层压板接头进行强度分析，需对其进行有限元建模。若采用壳元或单层实体元建模，仅能获取其面内应力状态，无法对复合材料结构层间关系进行模拟，并获取每一铺层的应力状态；若采用每一铺层划分一层实体元的方法，虽然可以得到厚度方向的应力梯度变化，但是该建模方法不适用于工程计算，因为通常复合材料结构铺层较多，应用该方法建模会导致网格数过多，导致计算效率低下、不利于迭代求解的问题。

发明内容

发明目的：提出一种复合材料厚层压板接头有限元建模方法，解决建模会导致网格数过多，导致计算效率低下、不利于迭代求解的问题

技术方案：

一种复合材料厚层压板接头有限元建模方法，其特征在于，包括：

获取复合材料厚层压板接头的实体结构模型；

视结构预估的应力集中程度以及结构重要程度，沿铺层厚度方向分割实体结构模型为多切割层，其中，对应力集中程度高和结构重要程度高的部位进行精细划分；对应力集中程度低和结构重要程度低的部位进行粗划分；

在层面内方向切割实体结构模型，分割出的模型都具有规则形状的结构；

选取刚性连接模拟复合材料厚层压板接头内各铺层的连接关系；

对二次切割的实体结构模型划分网格单元，赋予材料属性。

在每层面内方向切割实体结构模型，分割出的模型都具有规则形状的结构之后，所述方法还包括：

选取cohesive单元进行胶层模拟复合材料厚层压板接头内各铺层的连接关系；

对二次切割的实体结构模型划分网格单元，赋予材料属性。

视结构预估的应力集中程度以及结构重要程度，沿铺层厚度方向分割实体结构模型为多切割层，包括：

将连续同一材料的铺层作为一新层；

在应力集中程度高和结构重要程度高的部位以x层铺层沿铺层厚度方向分割新层；

在应力集中程度低和结构重要程度低的部位以y层铺层沿铺层厚度方向分割或划归新层；y大于x。

在层面内方向切割实体结构模型，分割出的模型都具有规则形状的结构，包括：

将实体结构模型分为板模型和耳片模型；

对板模型在面内方向划分为规则网格；

从耳孔边起始，切割至边缘交线处，使每一分割后的耳片模型在面内方向呈规则形状。

复合材料铺层为对称铺层，实体结构模型的切割沿对称轴对称。

规则形状包括三边形、四边形、五变形、六边形。

所述方法还包括：

以复合材料厚层压板接头为研究对象，将研究对象导入有限元软件，或在有限元软件中建立结构模型，该模型应为实体结构模型。