複材薄殼的概要

複材是指兩種或兩種以上具有不同的可視屬性之材料組合。材料物相數通常為二且互不相溶解。其中一種是增強相 (例如碳纖維或玻璃纖維、二氧化矽粒子)，另一種是增強相呈分散狀態的基體相 (例如環氧樹脂、乙烯酯)。複材可歸類為連續纖維複材、短纖維複材，以及顆粒增強複材。

定義疊層配置的選項有三種：厚度、材料屬性及方位。

  • 非對稱層板在中面具有不對稱的疊層配置。這是最常用的複材選項。下圖為五層非對稱層板的示意圖。其中以不同的顏色表示材料屬性及方位。薄殼網格建立在中面。

  • 對稱層板在中面具有對稱的疊層配置 (材料、疊層方位及厚度)。也就是說其中面具有對稱的疊層厚度、材料屬性及材料方位。

  • 夾層複材屬於三層對稱層板的特殊情形。當您需要較高的彎曲負載抗力時，可使用這種層板。建議外面的兩層應比中間層較薄、較硬且較堅實。

    芯板通常較輕以減低整體質量，但具有較高的彈性剪力模數，以抵抗外皮滑動。

您可以將複材薄殼應用在需要輕量化的結構成員中。複材薄殼也能夠發揮更佳的疲勞強度、耐腐蝕性及熱傳導性。

您可以透過下列方法處理包含複材薄殼的模型：

薄殼定義 使用薄殼定義 PropertyManager 可定義對稱層板、非對稱層板或夾層複材。您可以定義 2 到 50 層的複材薄殼。PropertyManager 能讓您對每一疊層設定不同的厚度、材料方位，以及相同或不同的材料屬性。
疊層堆疊順序 此程式會從薄殼底面到頂面之間找出各層。因此，第一層是位在薄殼底面，而最後一層則位在薄殼頂面。
反轉網格會使第一層位在底部的疊層鋪設次序顛倒。
層角度 要定義每一層的疊層方位，可使用薄殼定義 PropertyManager 複材薄殼疊層表中的角度欄。每一層 0 度疊層角度的材料方位，在模型工作區中以線條表示。此外，您亦可透過複材方位選項來調整疊層方位。
結果(R) 除了薄殼所能產生的結果之外，您可以顯示下列繪圖：
  • 遍佈於所有疊層的最大應力。
  • 每一層的頂面或底面上的應力。
  • 沿著疊層方位方向或疊層角度橫向的應力。
  • 兩層之間的接面上之層間剪應力。

請參閱《複材薄殼應力分析》以解讀結果。請參閱應力繪圖 PropertyManager 及安全係數繪圖 PropertyManager。

遍佈於疊層的位移及應變是連續性的，無法在疊層加以控制。不同層間的應力則可依個別疊層標繪，因為這種應力通常非連續性 (材料屬性及方位因厚度而異)。