1.一种使用有限元软件模拟复合材料残余应力分布的方法,其特征在于,包括以下步骤:
一、使用超声扫描显微镜对铺层复合材料进行检测,使用c-scan模式对复合材料进行扫描,利用复合材料铺层的周期性,确定其铺层方式;使用b-scan模式对复合材料进行扫描,检测其均匀性;
二、(1)根据所制备复合材料试样的尺寸大小,在有限元分析软件abaqus的cae模块中进行建模操作,完成模型的建立;(2)根据该复合材料的力学性能参数编写材料参数,创建材料;(3)根据步骤一确定的铺层方式创建复合截面,并将界面指派给部件;(4)建立静力通用分析步,根据模型选择合适的分析步增量,创建场输出并将其作用域设为复合层结合部,并为部件布种、划分网格;(5)根据拉伸实验为部件建立参考点与部件右端面的耦合,并为部件建立边界条件、时间位移载荷,对模型进行计算;(6)完成拉伸试验位移载荷的模拟后,提取模拟得到的模型的应力分布图;
三、制备复合材料拉伸试样,在万能试验机上进行拉伸试验,运行不同位移载荷的拉伸试验,确定复合材料的破坏时的拉伸应力;
四、使用超声扫描显微镜对拉伸试样进行检测,标定实验采用复合材料的声弹性应力系数,根据声弹性效应,计算其内部应力;
五、将模拟结果与真实应力检测结果进行对比,调整步骤二中材料相关参数、耦合条件以及应力提取方式,使模拟结果逐渐接近真实数据;
六、当模拟结果与真实数据接近,且保证模拟得到的应力分布大小及其分布趋势与真实试验检测相同时,表明该方法有效可行。
2.根据权利要求1所述的使用有限元软件模拟复合材料残余应力分布的方法,其特征在于,所述步骤二中,对于静力学分析,在为模型建立材料时选取材料行为弹性;由于复合材料具有各向异性,在弹性类型中选取工程常数,根据材料属性赋值。
3.根据权利要求1所述的使用有限元软件模拟复合材料残余应力分布的方法,其特征在于,所述步骤四中,根据步骤三所确定的复合材料破坏时的拉伸应力,标定声弹性应力系数实验中复合材料试样在拉伸时应不超过其破坏应力。
4.根据权利要求1所述的使用有限元软件模拟复合材料残余应力分布的方法,其特征在于,所述步骤四中,根据材料的声弹性理论得到残余应力计算公式:
计算复合材料内部的残余应力值。