SOLIDWORKS Simulation – funkcjonalność w zakresie wielowarstwowej skorupy kompozytowej

W SOLIDWORKS SIMULATION PREMIUM znajduje się funkcjonalność umożliwiająca definiowanie wielowarstwowej skorupy kompozytowej dla badań statycznych, częstotliwości i wyboczenia. Program używa teorii laminatu kompozytowego będącego specjalnym materiałem ortotropowym, który jest modelowany jako pojedyncza powierzchnia z kilkoma warstwami materiałów ortotropowych.

Dokumentacja oprogramowania opisuje trzy typy opcji kompozytowych pozwalających zdefiniować układ warstw, grubości, właściwości materiału i orientacje:

Niesymetryczny laminat charakteryzuje się niesymetrycznym rozmieszczeniem warstw względem powierzchni środkowej. Jest to najbardziej ogólna opcja kompozytu. Ilustracja ukazuje schemat niesymetrycznego laminatu pięciowarstwowego. Różne kolory oznaczają różne właściwości materiału i orientacje. Siatka skorupy jest tworzona na płaszczyźnie środkowej.

Symetryczny laminat charakteryzuje się symetrycznym rozmieszczeniem warstw (materiałów, orientacji warstw i grubości) względem powierzchni środkowej. Implikuje to symetryczne grubości warstw, właściwości materiału i orientacje materiału względem płaszczyzny środkowej.

Kompozyt warstwowy jest szczególnym przypadkiem laminatu symetrycznego, mającym trzy warstwy. Laminaty takie można stosować, gdy wymagana jest większa wytrzymałość na obciążenia zginające. Zaleca się, aby dwie zewnętrzne warstwy były sztywniejsze, wytrzymalsze i cieńsze od warstwy środkowej.

Po stronie operatora systemu pozostaje określić ortotropowe właściwości materiału w dwóch kierunkach: wzdłuż i w poprzek włókien. Następnie należy określić ilość warstw, grubość warstw i ich kąt. Jeśli znamy właściwości materiału możemy oczywiście użyć dowolnego materiału, to nie ma znaczenia, czy jest to kompozyt z włókien węglowych/aramidowych/włókien szklanych itp.

Jeśli chodzi o zmęczenie: można oczywiście ustawić różne studia w innym układzie i zobaczyć różnice w wytrzymałości na zginanie, lecz dla kompozytów przewidziano przede wszystkim:

Międzywarstwowe naprężenia ścinające pomiędzy dwiema przylegającymi warstwami

Unikatowe kryteria zniszczenia:

Tsai-Hill

Tsai-Wu

Max napreżenie

Dla zobrazowania: tak wygląda okno menadżera definicji skorupy z opcjami kompozytowymi.

Kryteria zniszczenia zaimplementowane dla kompozytów:

Dodatkowo warto mieć na uwadze, iż baza materiałowa oprogramowania jest „otwarta” tzn. można zdefiniować własny materiał uzupełniając jego (uprzednio zbadane) właściwości ortotropowe.

Post: SOLIDWORKS Simulation – funkcjonalność w zakresie wielowarstwowej skorupy kompozytowej