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【Digimat教程】玻璃纤维填充塑料力学分析实例

简介


该项练习的目标如下:

熟悉DIGIMAT的图形用户界面;

在Digimat-MF中对分析进行定义;

在Digimat-MF中对分析进行后处理。


材料数据


所研究的复合材料是填充重量占30%的短玻璃纤维加工而成的弹性聚酰胺基体。该基体被定义为使用exp.+线性硬化模型的弹塑性材料。应使用下表中的值定义各相的材料。


digimat-基体和纤维材料数据表

表1:基体和纤维材料数据表


纤维材料特征如下

  • 纵横比=25(短纤维)

  • 方向=张量A11 = 0.8;A22=0.2;

  • 其他分量=0。


任务1:设置Digimat-MF分析


1、打开DIGIMAT软件,点击Digimat-MF图标。

2、在常规选项卡中单击DIGIMAT树根目录:

  • 定义工作目录;如有需要,为每个联系创建一个新的文件夹。

  • 定义作业名。


digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析   


3、通过右键点击DIGIMAT树根目录或键入Ctrl+N,从分析菜单的相应项目创建一个新的分析

4、点击位于显示屏左侧的DIGIMAT树中的分析1。

5、在分析1的通用参数选项卡中:

  • 给你的分析命名。

  • 保留默认参数值,即Mori-Tanaka、一阶分析、力学分析

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析3


6、在“分析/集成参数”选项卡中,

  • 保留所有默认参数值


7、添加DIGIMAT材料:

  • 点击DIGIMAT树中的材料项下的材料1。

  • 将材料重命名为Polyamide_Matrix。

  • 选择本构定律à弹性塑料。

  • 选择可塑性模型àJ2-von Mises.

  • 选择各向同性强化模型à指数和线性定律

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析4


  • 点击验证按钮切换到参数选项卡。

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析5


  • 根据表1提供的值定义所有的弹塑性参数。

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析6


  • 点击create(创建)按钮

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析7


8、添加第二个DIGIMAT材料:

  • 单击右键并选择“添加材料”。

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析8


  • 将材料重命名为纤维。


  • 用各向同性对称设定弹性的本构律。点击验证。

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析10


  • 根据表1定义材料参数

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分11


  • 点击create(创建)按钮。


9、添加基体相:

  • 点击DIGIMAT树的微结构项下的微结构1。

  • 将微结构SFRP和相位矩阵进行重命名。

  • 将相位类型设置为基体(自动定义)。

  • 将Polyamide_Matrix材料分配给

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析12

  • 点击create(创建)按钮。


10、添加添加第二相(包裹体相):

  • 右键单击左侧树中的微结构(即SFRP),然后选择“添加”。

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析13

  • 重命名包裹体相。

  • 将相态类型设置为包裹体。

  • 保持默认值,即没有涂层和可变形相行为。

  • 将纤维材料分配到包裹体相。

  • 按验证按钮切换到“参数”选项卡。

  • 将质量分数设置为30%,即0.3。

  • 将宽高比设置为25

  • 用A11 = 0.8、A22 = 0.2定义取向张量,并将其它项设置为0。

  • 点击create(创建)按钮

  • digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析14


11、创建代表性体积单元(RVE):

  • 点击DIGIMAT树中的RVE。

  • 确保选择单个微结构并分配正确的微结构名称。


12、在DIGIMAT树中创建一个机械负荷:

  • 重新命名为机械负荷(可选)。

  • 加载来源:DIGIMAT。

  • 从DIGIMAT载入:

  • 加载类型:应变/单轴1 o 定义单调历史负荷。


    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析15

  • 点击验证按钮。

  • 在参数选项卡中,

  • 定义一个峰值为0.1(10%)

  • 保持准静态加载

    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析16

  • 点击create(创建)按钮。





任务2:Digimat-MF分析运行和后处理


DIGIMAT分析已准备好运行。

1、执行数据检查以通过点击相关快捷键或“F4”来验证分析定义。


digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析17

digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析18


2、点击运行分析快捷键或“F5”执行分析。


3、应力11-应变11曲线自动绘制在默认绘图1区域。但是,要了解后期处理,请按照以下说明进行操作:

  • 点击DIGIMAT树中的绘图。

  • 右键单击结果,然后选择添加绘图区域。

  • 右键单击绘图,然后选择加载结果。这将加载选择的最新分析结果。digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析19


  • digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析21

    • 点击“创建”绘制数据。

    • 点击关闭来关闭创建绘图窗口。

    • 点击“标题 - >曲线”,如果需要,重新命名曲线。o 点击“标题 - >轴”重新命名轴并定义图形的标题。o 右键单击绘图区域以修改颜色、图形、轴...


    digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析22




任务3:纤维取向对复合机械性能的影响


改变纤维取向张量的A11和A22项的值,执行更多Digimat-MF分析。目的:通过绘制拉伸应力11应变11,突出纤维取向对宏观力学响应的影响。


1、如果愿意,可以在每次分析之前更改分析名称,以避免覆盖之前的结果,但这不是必需步骤。否则直接进入步骤2。

选择分析是DIGIMAT树。o 编辑名称。

2、更改A11和A22 OT项的值:

  • 点击DIGIMAT树中的包裹体相。o 进入参数选项卡。

  • 在“取向”部分,更新A11和A22的值。测试以下数值对:

    A11=1.00:A22=0.00

    A11=0.75:A22=0.25

    A11=0.50:A22=0.50

    A11=0.25:A22=0.75

    A11=0.00:A22=1.00

3、每次运行后,加载结果将自动加在同一绘图中。应获得以下结果


digimat-玻璃纤维填充塑料力学分析23


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