濠江升降车出租,  形状记忆复合材料力矩分析及测量展开    濠江升降车租赁, 濠江升降车公司    力矩的大小影响着形状记忆展开结构的驱动力，而驱动力的大小则直接决定了其负载能力。由于展开过程是一个动态过程，在展开过程中，展开力矩有可能随着展开角度的变化而发生改变，因此测量力矩对可展开结构的设计十分重要。利用ABAQUS软件对形状记忆复合材料的弯折与展开过程进行了有限元仿真模拟，之后设计并制作了测量工装，借助扭矩测试仪测量了形状记忆复合材料试件的力矩与展开角度的关系，进一步验证仿真结果。

    1有限元分析,  形状记忆复合材料展开过程属于典型的非线性问题，由于现有的纤维屈曲理论还不完善，很难通过理论分析得出层合板大位移变形的宏观响应。有限元分析是数值分析的一种有效方法，对形状记忆复合材料进行有限元模拟，既可以从理论的角度研究形状记忆片层弯曲变化时的应力情况，又可以得出片层弯曲时力矩的大小，是一种研究形状记忆复合材料弯曲时力学性能的简单快捷的预测方法。因此，利用有限元软件仿真形状记忆复合材料的弯曲力学行为、解决其非线性问题，是一种重要的研究手段。仿真的内容为形状记忆复合材料试件的弯折与展开。弯折的过程为：将试件的一端固定，另一端自由，将试件的自由端沿着一个给定的半径进行弯折180°。展开过程为：撤掉自由端约束，试件在自身弹力的作用下展开。假设试件两端部为刚性，可将模型的边界条件设定为：固定端的自由度为零，片层的另一端可以转动，允许轴位移。通过对试件一端固定，另一端施加角度位移即可实现试件弯折与展开的模拟仿真。当弯曲半径为12.5mm时，弯折过程中试件仅有约39.25mm长的部分参与变形，因此仅对参与弯折变形处进行建模仿真，可以减少计算量。

     1模型建立按第二章试验条件，仅对弯曲部分进行建模分析，设计层合板规格为15mm×39.25mm，采用壳单元，建立三维模型。在ABAQUS/CAE中建立层合壳有限元模型，铺层方式：±454s，在层合壳有限元模型中，0°铺层方向为坐标系的2方向（Y方向），材料弹性。

    2边界条件及网格划分,  根据试件展开的工作原理可知，其展开过程中，一端是完全固定的，另一端自由伸展，故对有限元模型施加的边界条件为：在直角坐标系下，一端的各个自由度均为零，另一端的在1方向（X方向）的轴位移为180°。层合壳模型采用线性减缩积分单元（S4R），种子密度为1，整个试件划分为585个单元。假设模型两端为刚性体，设试件两端分别为A端与B端，A端进行完全约束，B端的中心位置建立参考点RP1，使用刚体约束（RigidBody）建立B端的各节点与参考点RP1连接。共设立初始分析步、分析步1、分析步2共三个分析步，通过载荷的施加与抑制实现试件的弯折与展开。初始分析步中，A端进行完全约束；分析步1中对参考点RP1施加1方向上180°的角度位移，实现试件弯折过程的仿真；分析步2中对分析步1中施加的位移进行抑制，实现试件展开过程的仿真。为了保证分析程序的收敛和结果的准确性，在静态分析步中将几何非线性开关Nlgeom设置为“on”。

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    3分析结果, 设试件完全弯折时，即展开前的角度为0°。在弯折过程中，层合壳所产生的力矩随着角度的增大近似线性的减小；而在层合壳展开过程中，力矩-角度规律与弯折过程中力矩-角度规律基本相同。由此可见，试件的输出力矩随着展开角度增大而减小，力矩变化平稳，无失稳、震动等现象。

     4展开过程中力矩-角度关系,  应力是物体内各部分之间产生相互作用的内力，它反映了一个材料此时的受力状态，是判断材料能否受载的重要指标。试件的弯曲中间区域颜色较深，而弯曲中间两侧的周边颜色较浅，这表示最大应力部分位于在试件的中间区域，应力从弯曲正中间向两侧逐渐减小。试件随着弯曲角度的增大，弯曲部位所受应力也逐渐增加，并且弯曲圆弧处的应力由两侧至中间逐渐增大。应变是力学分析中另一个必考虑的重要物理量，它反映了一个材料此时的变形情况，是判断材料变形大小的重要指标。最大弯曲变形时应变的分布情况。试件随着弯曲角度的增大，弯曲部位应变也逐渐增加。与应力不同的是，在试件的弯曲中心反而应变较小，而在试件的两侧边应变最大。这与实际情况相符，在试验中我们也发现，试件在弯折过程中，会出现“卷边”现象。当材料在一个方向被压缩，它会在与该方向垂直的另外两个方向伸长，这就是泊松现象。而“卷边”现象其实就是泊松现象的体现，由于试件在弯折过程中，试件内层受到压缩，内层长度方向缩短，同时宽度增加，向外横向伸张；而试件外32层拉长，横向宽度变小，这样整体上会造成两边缘上翘，造成了试件出现“卷边”现象。

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