abaqus中复合材料弹性属性的设定

1、abaqus中复合材料弹性属性的设定一、定义材料的刚度矩阵从弹性力学理论可以知道，各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性，刚度系数有 最初的36个减少到21个，如下图：严1、5 1221331 121匕2l-22222233d'221 21 "33b 。33：$312p 1212-仃23丿3 3 3 3 312 3 2 310-311 d d d d "3 3 3 3 3 32 2 2 2 2 2 23233i 2 3 110-d d d qdq在实际应用屮，大多数工程材料都有对称的内部结构，因此材料具有弹性对称性, 这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。1、有一个弹

2、性对称面的材料（如结晶学中的单斜体）例如取x-y平而为对称而，则d1112= dll 13= d2212= d22i3= d3312= 03313= d1223= d1323=0,刚度系数又 减少8个，剩下13个。2、有两个正交（相互垂直）弹性对称而的材料例如进一步取x-z平面为对称面，则d1123= d2223= d3323= d3=0,刚度系 数又减少4个，剩下9个，如下图：(,tiiil12211330001 "22£2233000j帀3033330001212120()a 130疗23 2323 -在abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。3、有三个正交弹性对称

3、面的材料如果材料有三个和互垂直的弹性对称面，没有新的刚度系数为零，也只有9个。4、横观各项同性材料若经过弹性体材料一轴线，在垂直该轴线的平面内，各点的弹性性能在各方向上 都相同，我们称此材料横观各向同性材料，如单向复合材料。对于这种材料最终 的刚度系数只剩下dllll, d1122, d1133, d3333, d1212五项，其余各项均为零。 在复合材料中，经常遇到止交各项异性和横观各项同性两种材料。二、定义材料工程弹性常数通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法，根据 复合材料力学理论，用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下：r 61、-1/6一"21/爲_

4、：3 1 1 e：000一 m/£i1/爲一壮/耳000a22-33"2：c1/300033p0001/gl200仃271300()0"13013、"3丿. 000001/c；23 -、"23 丿其中，yij/ei =yji/ej,所以用9个独立弹性常数可以表征材料属性，即三个材料主 方向上的弹性模量刃，e2, e3,三个泊松比¥12, y13, y23,三个平面内的 剪切弹性模量刃？ g13, g23。例如测得复合材料一组材料数据为：£7=39gpa, £2=8.4gpa, £3=5.2gpa, r/0

5、. 26, 戶0. 3, /纠0. 28, g"=4.2gpa, g"=3.6gpa, g23=2.4gpa（随 便给出的）。在abaqus编辑材料对话框小输入对应数据，完成正交各向异性材 料的定义。对于横观各向同性材料，e1=e2 , yl3=y23, y31=y32, g13=g23,弹性常数进一 步减少到五个。单层复合材料常常作为层合结构材料的基本单元使用，此时，单层厚度（方向3） 和其他平面内方向（方向1,2）尺寸相比,一-般是很小的，因此可近似认为o 33=0, t 13= t 23=0,即平面应力状态，则有下面应变-应力关系：1/e一 "12/e1()()()l/g'12一 "12佝1/2()我们可以用刃，e2, y12,刃幺四个独立弹性常数来描述平面应力状态下的正交 各向异性单层材料。例如，实验测定某碳纤维复合材料层板t300/5208的刃二181gpa, £2=10.3