投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法

摘要

本发明公开投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，步骤为：确定基体有限元模型的规模；选取solid7单元对基体进行网格剖分，得到基体有限元模型；求出其纤维1根数n₁，通过随机分布，将纤维1随机投放到xz平面的基体节点上；求出其纤维2根数n₂，通过随机分布，将纤维2随机投放到yz平面的基体节点上；选取beam98单元对纤维1和纤维2进行网格剖分；对基体、纤维1和纤维2进行几何尺寸和材料参数的赋值，即可获得双向混杂增强复合材料有限元模型。本发明具有建模简单、易于实现、同时可大大降低计算量、节省计算成本的优点。

主权项

一种投放式双向混杂增强复合材料有限元建模方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）根据计算所需的精度要求，确定基体有限元模型的规模；（2）采用MSC.PATRAN或HYPERMESH软件，选取solid单元对基体进行网格剖分，得到基体有限元模型，提取基体有限元模型各节点的位置坐标（x，y，z）；（3）根据y方向上纤维1在基体中的体积含量、长度和直径，求出其纤维1根数n₁，通过随机分布，将纤维1随机投放到xz平面的基体节点上，所述随机分布的要求为：a、若纤维1长度小于基体在y方向上的长度，并且两根纤维1长度之和大于或等于基体在y方向上的长度，则不让任何两根纤维1投放到基体xz平面上的同一节点上；b、若两根或多根纤维1长度之和小于基体沿y方向上的长度，则两根或多根纤维1投放到基体xz平面上同一个节点并沿y向分布，但要保证该节点沿y方向上的纤维1，任何2根之间的最小距离大于0；（4）根据x方向上纤维2在基体中的体积含量、长度和直径，求出其纤维2根数n₂，通过随机分布，将纤维2随机投放到yz平面的基体节点上；所述随机分布的要求为：a、若纤维2长度小于基体在x方向上的长度，并且两根纤维2长度之和大于或等于基体在x方向上的长度，则不让任何两根纤维2投放到基体yz平面上的同一节点上；b、若两根或多根纤维2长度之和小于基体沿x方向上的长度，则两根或多根纤维2投放到基体yz平面上同一个节点并沿x向分布，但要保证该节点沿x方向上的纤维2，任何2根之间的最小距离大于0；（5）采用MSC.PATRAN或HYPERMESH软件，选取beam单元对纤维1和纤维2进行网格剖分；（6）对基体、纤维1和纤维2进行几何尺寸和材料参数的赋值，即可获得双向混杂增强复合材料有限元模型。