第五章 复合材料分析

    （4）定义材料属性

    1）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Material Props→Material Models命令，弹出Define Material Model Behavior对话框。

    2）在Material Models Available列表栏中依次单击Structural→Linear→Elastic→Isotropic选项，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 1对话框，在EX文本框中输入1.2e5，在PRXY文本框中输入0.32，如图5-9所示。单击“OK”按钮，关闭该对话框。

    图5-9 定义材料弹性模量与泊松比

    3）在Material Models Available列表中依次单击Structural→Thermal Expansion→Secant Coefficient→Orthotropic选项，弹出Thermal Expansion Secant Coefficient for Material Number 1对话框，在ALPX文本框中输入1.8e-6，在ALPY文本框中输入2.0e-7，如图5-10所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    4）在Define Material Model Behavior对话框，选择Material→New Model命令，弹出Define Material ID对话框，在Define Material ID文本框中输入2，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    5）在Material Models Available列表栏中依次单击Structural→Linear→Elastic→Isotropic选项，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 2对话框，在EX文本框中输入0.4e5，在PRXY文本框中输入0.26，单击“OK”按钮，关闭该对话框。

    图5-10 定义材料热膨胀系数

    6）在Material Models Available列表栏中依次单击Structural、Thermal Expansion、Secant Coefficient、Orthotropic选项，弹出Thermal Expansion Secant Coefficient for Material Number 2对话框，在ALPX文本框中输入0.6e-6，在ALPY文本框中输入0.1e-6，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    7）在Define Material Model Behavior对话框中选择Material→New Model命令，弹出Define Material ID对话框，在Define Material ID文本框中输入3，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    8）在Material Models Available列表栏中依次单击Structural→Linear→Elastic→Isotropic选项，弹出Linear Isotropic Properties for Material Number 3对话框，在EX文本框中输入0.8e5，在PRXY文本框中输入0.28，单击“OK”按钮，关闭该对话框。

    9）在Material Models Available列表栏中依次单击Structural→Thermal Expansion→Secant Coefficient→Orthotropic选项，弹出Thermal Expansion Secant Coefficient for Material Number 3对话框，在ALPX文本框中输入0.6e-6，在ALPY文本框中输入0.1e-6，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    10）在Define Material Model Behavior对话框上选择Material→ Exit命令，关闭该对话框。

    （5）创建几何模型、划分网格

    1）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Modeling→Create→Areas→Rectangle→By Dimensions命令，弹出Create Rectangle by Dimensions对话框，在X1，X2  X-coordinates文本框中分别输入0、200，在Y1，Y2 Y-coordinates文本框中分别输入0、10，如图5-11所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    图5-11 “创建矩形面”对话框

    2）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Lines→Picked Lines命令，弹出Element Size on…对象拾取框，在文本框中输入1，3，单击“OK”按钮，弹出Element Sizes on Picked Lines对话框，在NDIV No.of element divisions文本框中输入20，如图5-12所示，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    图5-12 “设置线段等分数”对话框

    3）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Meshing→Size Cntrls→ManualSize→Lines→Picked Lines命令，弹出Element Size on…对象拾取框，在文本框中输入2、4，单击“OK”按钮，弹出Element Sizes on Picked Lines对话框，在NDIV No.of element divisions文本框中输入2，单击“OK”按钮，关闭对话框。

    4）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Meshing→Mesh→Areas→Free命令，弹出Mesh Areas对象拾取框，单击“Pick All”按钮关闭该菜单，完成网格的划分。

    5）在菜单Utility Menu中选择Select→Entities…命令，弹出Select Entities对话框，在列表框中依次选择Lines、By Num/Pick，选中From Full。单击“OK”按钮，弹出Select Lines对象拾取框，用鼠标在ANSYS显示窗口选择编号为2的线段，单击“OK”按钮，关闭该菜单。

    6）在菜单Utility Menu中选择Select→Entities…命令，弹出Select Entities对话框，在列表框中依次选择Nodes、Attached to，选中Lines，all和From Full。单击“OK”按钮，关闭对话框。

    7）在菜单Main Menu中选择Preprocessor→Coupling/Ceqn→Couple DOFs命令，弹出Define Coupled DOFs对象拾取框，单击“Pick All”按钮，弹出Define Coupled DOFs对话框，在NSET Set reference number文本框中输入1，在Lab Degree-of-freedom label下拉列表中选择ROTY，如图5-13所示。单击“OK”按钮，关闭该对话框。

    图5-13 “耦合节点位移约束”对话框

    8）在菜单Utility Menu中选择Select→Everything命令，然后选择所有实体。

    9）在菜单Utility Menu中选择Plot→Elements命令，显示网格划分和施加约束后的结果，如图5-14所示。

    10）在菜单Utility Menu中选择Plot→Layered Elements命令，弹出Plot Layer Elem…对象拾取框，在文本框中输入1。单击“OK”按钮，弹出Plot Layered Element Stacking对话框，在IEL  Element no.for display文本框中输入1，在LAYR1，LAYR2  Range of layers文本框中输入1、3，单击“OK”按钮，ANSYS显示窗口将图形显示叠层信息，如图5-15所示。

    图5-14 网格划分及施加约束后的结果

    图5-15 叠层信息结果显示

    11）在菜单Utility Menu中选择List→Elements→Layered Elements命令，弹出List Layered Elements对话框，在Layered element to be listed输入栏中输入ALL，在LAYR1，LAYR2   Range of layers文本框中输入1、3，在Mplab2 2nd mater prop to list下拉列表中选择Therm expan ALPX，其余选项采用默认设置，如图5-16所示。单击“OK”按钮，ANSYS显示窗口将列表显示叠层信息，如图5-17所示。

    图5-16 “列表显示叠层信息”对话框

    图5-17 叠层信息结果显示

    12）在菜单Utility Menu中选择File→Save as命令，弹出Save DataBase对话框，在Save Database to文本框中输入EXERCISE1.db，保存上述操作过程，单击“OK”按钮，关闭该对话框。