手機直線：
咨詢熱線：0571-56211150
一根由單向玻璃纖維增強環氧樹脂的復合材料矩形截面梁，當其承盛三點彎曲時，其抗拉、抗壓強度都能得到充分發揮，但抗層間剪切強度低是致命弱點。在大荷載情況下往往由于剪切強度的不足而使梁完全破壞。實際上，由于受壓區的損傷、導致損傷后應力重分布，以致發生剪切破壞的可能性還要嚴重得多，所以需要對其進行詳細的強度分析。
當梁的跨長一定時，為了使梁的抗壓及抗剪切強度同時滿足，由材料力學公式得梁高H，跨長L比是一個定值H/L=2rB。因此，想通過增加矩形載面梁的高度來提高梁的承載力是有一定限度的。
由于復合材料纖維鋪設方向、次序的不同會影響其強度的高低，因此可用450纖維纏繞，再用玻璃纖維或碳纖維增強梁的上、下翼板制成薄壁箱形梁，該梁用料少、重量輕，具有高的抗拉、抗壓強度，又有高的抗剪切強度，因而梁的承載力可有較大的提高。英國NEL研究中心目前已研制成由增強塑料箱形梁構成的彈簧懸掛系統，也安裝于汽車上代替鍋板簧，箱形梁由纏繞和鋪設工藝制作而成。先制作石膏芯模(或鋼模)，在芯模上450纏繞予浸環氧樹脂的玻璃纖維，在上、下翼板沿軸線方向再鋪設予浸過氧樹脂的單向玻璃布或碳布。
由于單向玻璃布增強塑料的抗拉、抗壓強度不等，因此單向布增強翼板的厚度在受拉、受壓區可設計得不同。掛樣設計的箱形梁經固化、脫模后即可使用。在彎曲時450鋪層的腹板可滿足抗剪切強度，450鋪層的翼板可滿足抗拉、抗壓強度。
由于梁的翼板壁厚較薄，箱形梁三點加載彎曲時，跨中的集中荷載會使局部損壞而導致實驗失敗，為此在梁的跨中襯墊鋼環(實際使用中，受力處也應加襯墊)，在加載處墊一定厚度的橡皮，使在環長范圍內的荷載均布。襯墊及加載裝置見圖，有襯墊的45，薄壁箱形梁用解析法求承受彎曲應力的解較難，因此用有限元分析法進行應力分析。
考慮到箱形梁的翼板和腹板有二個方向的彎曲變形，因此選用殼單元。利用對稱性，取四分之一梁的單元網格劃分及邊界條件見圖。這里的關鍵問題是如何處理分別位于箱形梁和襯墊上一對節點之間的位移連續條件。假定變形前接觸的一對節點之間有一很小的距離s，虛設的連桿約束在一起。變形后，對虛設連桿出現拉應力的一對節點則認為應脫離接觸，解除約束，經多次重復計算以后，確定了梁與襯墊之間應保持法向位移連續的一些節點，在圖中用粗黑點及X號表示出來。
專業從事機械產品設計│有限元分析│強度分析│結構優化│技術服務與解決方案
杭州納泰科技咨詢有限公司
本文出自杭州納泰科技咨詢有限公司m.hnyunhua.com，轉載請注明出處和相關鏈接！