ansys铺层建模步骤.doc

一、吴家龙论文部分步骤
1、设置材料属性:复合材料是正交各向异性的,通过Preprocessor-MaterialProps-MaterialModels-Structural-Linear-Elastic-Orthotropic设置材料属性。
表1 玻璃纤维复合材料性能参数
符号
说明
数值
单位
纵向弹性模量

GPa
横向弹性模量

GPa
1-2平面内剪切模量

GPa
1-2平面内泊松比

密度
1950
kg·m-3
纵向拉伸强度

MPa
纵向压缩强度

MPa
横向拉伸强度

MPa
横向压缩强度

MPa
1-2方向剪切强度

MPa
单层复合材料是厚度很小的一种单向复合材料,其沿厚度方向的尺寸极小。表格中,只提供了4个弹性系数,而在进行复合材料的有限元计算时,必须知道该复合材料在各方向的弹性系数,包括3个弹性模量、3个剪切模量和3个泊松比共9个参数。单向复合材料弹性参数的计算有多种方法,如Halpin-Tai弹性力学法,该方法将材料中树脂与纤维间的关系根据弹性力学的理论由一组方程表达,经过方程组的求解解得材料各弹性参数。
表2 玻璃纤维复合材料各方向的弹性系数
/GPa
/GPa
/GPa





由于单向复合材料在宏观上可以看作为横观各向同性的,2-3平面即为各向同性面,因此,


()
然后再根据式()即可计算其它的几个弹性参数。计算结果如表2所示。
2、导入关键点
选择Preprocessor|Modeling|Create|Keypoints命令,再通过File|Read input ,如下图所示。
3、生成翼型轮廓
通过Preprocessor|Modeling|Create|Lines|Splines|Spline thru KPs 命令分别绘制出翼型的上下弧线,并绘制出叶根圆和过渡部分的椭圆,如下图所示。
运用工作坐标系,通过Preprocessor|Modeling|Operate|Booleans|Divide|Line by WrkPlane命令将各翼型分割,实现弦向分区。再用Straight Line命令将相邻两翼型上的分割点及前后缘点连接起来,如下图所示。
4、生成叶片模型
通过Preprocessor|Modeling|Create|Areas|Arbitrary|By Lines命令在铺层厚度相同的部分生成面,再运用布尔操作中的glue命令将各面粘接成一个整体。由于叶片是由复合材料制成,其厚度可在定义铺层结构时确定,因此,只需生成叶片的曲面模型,如下图所示。
5、定义铺层结构
,由于叶片的铺层情况复杂,因此,本文采用命令流的方法实现叶片的铺层,以提高效率,减少工作量。首先,在ANSYS的参数列表中定义蒙皮、梁帽及腹板的单层厚度分别为tp=,tc=tw=,然后用secdata命令铺层,注意设置节点偏置选项,使蒙皮、梁帽及腹板按指定方向铺层,并用ID号来区分不同的铺层结构,其部分命令流如下:
sect,2,shell,,
secdata, tp,1,45,3+
secdata, tp,1,-45,3
secdata, tp,1,45,3
secdata, tp,1,-45,3
secdata, tp,1,45,3
secdata, tp,1,-45,3
……
secoffset,TOP
ontrol,,,, , , ,
部分铺层情况如下图所示。
梁帽
腹板
蒙皮
P1
P4
P3
P2
表2 叶片各段铺层厚度
Table 2 The thickness of leaf segments
叶片展向各段
蒙皮厚度/mm
腹板厚度/mm
梁帽厚度/mm
-1
20
—
—
1-
20
—
—
-2
12
—
—
2-3
17
3
52
3-4
22
3
40
4-5
25
3
32
5-6
32
4
16
6-7
30
4
16
7-8
26
4
16
8-9
22
4
16
9-10
17
3
16
10-11
13
3
12
11-12
13
3
4
12-13
11
—
—
表3 风力机叶片各段铺层
Table 3