案例分析

使用有限元分析(FEA)识万博官网app体育别复合材料的分层

分层是测试复合材料时要考虑的重要因素,尤其是在将其与金属材料进行比较时。

分层复合材料与低厚度强度结合使用的高层间应力可能引起,这使复合材料面临更大的失败风险。

分层的类型

分层是一个常见的失败,导致复合材料中层或加固的分离。分层失败可能是由粘合剂,树脂或钢筋内的骨折引起的,也可能是由于钢筋从钢筋中剥离而引起的。

下面的示例使用高级有限元分析(F万博官网app体育EA)查看由于操作过程中的过载而导致的螺栓连接的分层。

如何防止复合材料的分层

使用FEA方法,我们可以模拟结构分量的分层。在下面的示例中,我们研究了动态载荷下多层复合法兰(AS4-peek)的结构评估。

该图说明了连接到铝等级的热处理部分(AL063-T83)的复合法兰的动态评估,该部分由塑料垫片分开,并使用铝制螺栓保持在原位。

FEA测试
图1:法兰组件和边界条件。

复合法兰具有陡峭的半径,这是分层开始的关键位置,因为层压板的平面外负载能力降低。

使用FEA分析,我们可以模拟并确认对载荷阶段分层启动的关注点,并以小法兰开头以及衣领中的应力浓度。

FEA测试
图2:使用FEA显示分层开始和应力浓度。

我们可以使用它来研究和模拟,设计改进,例如增加复合厚度,并使用可碎螺栓环通过其变形吸收能量或测试不同的法兰结构。使用传统的复合材料和零件的FEA,它使我们能够:

  • 预测关键故障事件,例如分层和在感兴趣的位置进行剥离。
  • 大小尺寸的法兰部件来通过增加负载能力,减轻重量并因此成本来优化设计。
  • 创建数字副本或数字双胞胎动态测试并使用它来降低资格成本。

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