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使用軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，是提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)效率的有效途徑。基于Delphi的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析軟件，利用功能強(qiáng)大的Delphi語(yǔ)言，設(shè)計(jì)了可視化參數(shù)輸人界面，調(diào)用內(nèi)嵌的工程算法自動(dòng)完成計(jì)算過(guò)程，并將結(jié)果顯示在輸出界面上。軟件集成了《復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》里強(qiáng)度剛度、損傷容限、穩(wěn)定性等方面的分析計(jì)算方法。軟件共包含5個(gè)模塊，分別是層壓板強(qiáng)度剛度計(jì)算模塊，層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度計(jì)算模塊，層壓板開(kāi)孔拉壓強(qiáng)度計(jì)算模塊，層壓板穩(wěn)定性計(jì)算模塊，材料數(shù)據(jù)庫(kù)管理模塊。軟件主界面如圖所示。
采用FD判據(jù)損傷區(qū)纖維斷裂失效判據(jù))來(lái)計(jì)算層壓板沖擊后壓縮強(qiáng)度，可按損傷面積或損傷寬度來(lái)定義損傷狀態(tài)。采用經(jīng)典層壓板理論計(jì)算強(qiáng)度，包含三種載荷方式(拉，壓，剪)，兩種強(qiáng)度計(jì)算方法(增量法，全量法)，三種剛度折減方式，四種常見(jiàn)失效準(zhǔn)則，并能自動(dòng)繪制毯式曲線，以及計(jì)算層壓板的A,B,D矩陣和等效模量和泊松比。同時(shí)還能計(jì)算縫合層壓板的強(qiáng)度。如圖所示。包含兩種載荷方式(拉，壓)，采用FD判據(jù)或DI判計(jì)算層壓板開(kāi)孔拉壓強(qiáng)度，并能自動(dòng)繪制毯式曲據(jù)線采用微軟的Access數(shù)據(jù)庫(kù)，包含查詢，添加，修改，刪除等數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。壓剪)，四種邊界條件(四邊簡(jiǎn)支，四邊固支，兩加載邊簡(jiǎn)支兩側(cè)邊固支，兩加載邊固支兩側(cè)邊簡(jiǎn)支)。采用微軟的Access數(shù)據(jù)庫(kù)，包含查詢，添加，修改刪除等數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能。
下面以如何使用軟件的層壓板強(qiáng)度剛度計(jì)算模塊來(lái)快速確定某材料層壓板最適用的材料失效準(zhǔn)則為例總結(jié)了軟件的應(yīng)用。即通過(guò)對(duì)不同計(jì)算方法，剛度折減方式，失效準(zhǔn)則進(jìn)行組合，篩選出某材料的最準(zhǔn)確的強(qiáng)度計(jì)算方法。層壓板強(qiáng)度計(jì)算方法包含增量法和全量法。增量法是基于假定層壓板失效過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系是增量關(guān)系，按照這種增量關(guān)系計(jì)算極限強(qiáng)度的方法稱為增量法。首先確定最先一層失效強(qiáng)度，以及對(duì)應(yīng)于最先一層失效強(qiáng)度時(shí)的層壓板各鋪層應(yīng)力；將最先失效層退化，按上述順序依次計(jì)算層壓板剛度，強(qiáng)度增量與各層應(yīng)力增量；直至層壓板的各層全部失效，最先一層失效強(qiáng)度與所有各層失效時(shí)強(qiáng)度增量的總和即為層壓板的極限強(qiáng)度。全量法假定層壓板失效過(guò)程的應(yīng)力一應(yīng)變關(guān)系為全量關(guān)系。按照這種全量關(guān)系計(jì)算極限強(qiáng)度的方法稱為全量法。計(jì)算時(shí)要考慮各層失效的順序，但一旦失效層剛度退化后，其強(qiáng)度直接按退化后的層壓板計(jì)算，而無(wú)需考慮失效時(shí)的各層應(yīng)力。所以全量較為近似，但比增量法簡(jiǎn)便。以CCF300/QY5428材料的層壓板拉伸強(qiáng)度為例，對(duì)下面5種鋪層的層壓板進(jìn)行計(jì)算，分別是表中簡(jiǎn)稱解釋如下：“增”表示增量法；“全”表示全量法；“默”表示按默認(rèn)設(shè)置折減方式；“失效”表示按失效形式折減；“破壞”表示按破壞層整體失效折減；“最大”表示最大應(yīng)力準(zhǔn)則；“希爾”表示蔡一希爾準(zhǔn)則；“蔡吳”表示蔡一吳準(zhǔn)則；“霍夫”表示霍夫曼準(zhǔn)則。表頭的數(shù)字表示計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果的誤差，比如“±10%"，表示計(jì)算結(jié)果誤差在±5%至±10%之間，以此類推；表中數(shù)字表示落在該誤差范圍內(nèi)的鋪層數(shù)旦已。由計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，“增”、“破壞”、“霍夫”這種計(jì)算方法計(jì)算的5種鋪層的結(jié)果有3種鋪層誤差在±5%以內(nèi)，另外2種鋪層誤差在±10%以內(nèi)，相比其他方法，計(jì)算結(jié)果誤差最小。推薦用增量法、按破壞層整體失效折減、霍夫曼準(zhǔn)則來(lái)計(jì)算CCF300/QY5428材料的層壓板拉伸強(qiáng)度。根據(jù)這種方法，由軟件自動(dòng)繪制了用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的毯式曲線，如圖所示。
采用Delphi程序設(shè)計(jì)編寫(xiě)了復(fù)合材料結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)分析強(qiáng)度軟件，并對(duì)軟件的各個(gè)功能模塊進(jìn)行了介紹。最后以層壓板強(qiáng)度剛度計(jì)算模塊確定某材料層壓板最適用的強(qiáng)度計(jì)算方法為例，介紹了軟件的具體應(yīng)用，總結(jié)了CCF300/QY5405材料層壓板拉伸強(qiáng)度的較優(yōu)的計(jì)算方法，并使用該方法自動(dòng)繪制毯式曲線，作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的參考。實(shí)踐證明，該軟件能夠快速的確定計(jì)算層壓板強(qiáng)度剛度、開(kāi)口拉壓強(qiáng)度和沖擊后壓縮強(qiáng)度，并能有效地提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效率。
專業(yè)從事機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)│有限元分析│強(qiáng)度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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