【技术实现步骤摘要】
一种铝基复合材料动力学模拟方法
本专利技术涉及工程结构的动力学建模模拟
，特别涉及一种铝基复合材料的动力学模拟方法。
技术介绍
铝基复合材料是以铝合金作为基体，以碳纤维作为增强体的复合材料。碳纤维增强铝复合材料(Cf/Al)可以获得比强度、比刚度高、抗热变形能力好、密度低、阻尼性能好、热膨胀系数低(可在一定条件下实现近似零膨胀)和导热系数高等优点。在具有高刚度、小变形要求的结构中具有广阔的应用前景，例如欧美等国在卫星波导管、天线骨架、卫星桁架、航天器舱体、力传动轴等对重量、强度、刚度要求很高的航空、航天部件大量应用铝基复合材料。高精度的建模仿真方法是实现铝基复合材料应用的前提。目前，复合材料仿真多采用层合板理论开展，在层合板理论中以单层预浸料的属性和铺设参数作为输入，计算得到层合板整体力学特性。由于数值基体刚度与纤维相比较小，在树脂基复合材料层合板建模仿真中忽略了单层间基体的影响。与树脂基复合材料不同，铝基复合材料采用碳纤维作为增强体，以金属铝合金作为基体，采用液态金属压力浸渗的方法进行成形。与树脂基复合材料基...
【技术保护点】
1.一种铝基复合材料动力学模拟方法，其特征在于，所述方法包括步骤：/n第1步，建立试验结构的有限元模型：/n根据复合材料支架各部位材料和功能不同将有限元模型分为第一设备安装法兰、侧壁和第二设备安装法兰；设备安装支架各部分采用六面体单元Hex8模拟，第一设备安装法兰、第二设备安装法兰各部分之间采用节点重合进行连接，为模拟实际工作环境建立第一设备配重和第二设备配重的有限元模型，采用四面体单元Tet4模拟，第一设备配重、第二设备配重与各自安装法兰之间采用RBE2和梁单元进行连接；/n根据结构设计参数，第一设备和第二设备的配重采用钢材料参数进行模拟，设备安装支架复合材料特性采用三维...
【技术特征摘要】
1.一种铝基复合材料动力学模拟方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
第1步，建立试验结构的有限元模型：
根据复合材料支架各部位材料和功能不同将有限元模型分为第一设备安装法兰、侧壁和第二设备安装法兰；设备安装支架各部分采用六面体单元Hex8模拟，第一设备安装法兰、第二设备安装法兰各部分之间采用节点重合进行连接，为模拟实际工作环境建立第一设备配重和第二设备配重的有限元模型，采用四面体单元Tet4模拟，第一设备配重、第二设备配重与各自安装法兰之间采用RBE2和梁单元进行连接；
根据结构设计参数，第一设备和第二设备的配重采用钢材料参数进行模拟，设备安装支架复合材料特性采用三维正交各向异性材料模拟，三维正交各向异性材料的应力-应变关系为
其中，σ1、σ2、σ3、τ12、τ23、τ31分别是六方向应力分量，ε1、ε2、ε3、γ12、γ23、γ31分别为六方向应变分量，Gij为刚度分量，i＝1,2,…,6，j＝1,2,…,6，由材料理论可知Gij＝Gji，独立的材料常数为9个；在应用三维正交各向异性材料定义单元属性时需指定参考坐标系，以用于判断材料三轴方向，第一设备安装法兰和第二设备安装法兰采用直角坐标系定义；设备支架侧壁成锥状体，采用参数化柱坐标系，定义初始柱坐标系A，初始柱坐标系三轴分别代表半径R轴、转动角度T轴和轴向高度Z轴；采用欧拉角变化法定义参数化柱坐标系，定义参数化坐标系绕初始柱坐标系A的Z轴旋转，得到对应各有限元单元的当地参数化柱坐标系R轴和T轴，参数化柱坐标系绕第一柱坐标系A的R轴旋转相应结构锥角8.39度，从而得到每一单元的局部参数化柱坐标系完成定义；柱坐标系坐标值表示为(RθZ)，对支架侧壁结构R分量为面法线方向，θ和Z为面内方向；
第2步，开展地面试验：
为获得复合材料支架结构的动力学特性，并作为参数优化的目标；针对复合材料支架开展模态试验和振动试验；
第3步，优化材料参数：
子步骤A、设置优化变量：
根据支架各部位结构特点和复合材料铺层设计结果，分别对支架设备1安装法兰、设备2安装法兰和支架侧壁的材料属性进行优化，根据铺层参数设计结果，设备1安装法...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，辛玲，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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