基于ABAQUS的针刺C-...形件力学仿真平台研究与开发-程坤.pdf

在现代工程材料研究领域中，碳/碳（C/C）复合材料因其优异的热稳定性和力学性能，被广泛应用于航空航天、军事、核工业等高技术领域。薄壁锥形件作为C/C复合材料的一种特殊结构形式，在承受高温、高压、高负载的极端环境下，其力学性能的准确评估显得尤为重要。随着仿真技术的快速发展，利用计算机辅助工程（CAE）软件进行力学仿真，成为了一种高效、精确的研究手段。本文以“基于ABAQUS的针刺C/C复合材料薄壁锥形件力学仿真平台研究与开发”为主题，探讨了如何通过仿真技术深入研究针刺C/C复合材料薄壁锥形件的力学行为，并开发了相应的仿真平台。 研究工作首先围绕着针刺C/C复合材料薄壁锥形件的基本力学特性进行展开。在实际工程应用中，锥形件在受到加压和拉伸载荷时，其应力分布特征会直接影响到结构的安全性和可靠性。因此，准确地获取其在不同载荷条件下的应力分布状态，对于设计更加合理和安全的结构具有重要意义。本研究采用的ABAQUS软件是国际上著名的非线性有限元分析软件，它具有强大的求解非线性问题的能力，非常适合于C/C复合材料这种具有高度非线性特性的材料结构分析。 在研究过程中，研究者通过编写Python脚本程序，实现了锥形件模型的参数化建模。Python作为一门广泛应用于工程计算的编程语言，其简洁的语法和强大的计算能力，使得在ABAQUS中二次开发成为可能，进而提高了仿真分析的灵活性和效率。利用Python脚本，研究者能够根据锥形件的具体尺寸和载荷条件快速生成相应的模型，并赋予材料参数，大大缩短了建模时间，提高了工作效率。 此外，为了更好地实现用户与仿真平台之间的交互，研究者使用Qt软件开发了友好的可视化界面。Qt是一个跨平台的应用程序和用户界面框架，广泛应用于软件开发中，特别是在仿真软件的界面开发中显示出强大的优势。通过Qt开发的界面，用户可以方便地输入模型参数、设置材料属性和边界条件，以及直观地查看仿真结果。这不仅提高了用户的操作体验，而且有助于研究者对仿真结果的分析和解释。 在仿真分析方面，研究者特别关注了纤维初始铺设角度对锥形件应力分布的影响。C/C复合材料的一个显著特点是其各向异性，这种特性使得纤维铺设角度对材料的力学性能有着决定性的影响。研究者通过改变模型中纤维的铺设角度，分析了其对锥形件在不同载荷条件下的应力分布的影响。研究结果表明，纤维的铺设角度对于锥形件的应力分布具有显著的影响，这一发现对于锥形件的设计和制造具有重要的指导意义。 本研究的成功，不仅在于建立了针刺C/C复合材料薄壁锥形件力学仿真平台，更重要的是，它为工程师提供了一种有效的研究工具，使得他们可以在设计和制造过程中预测和评估锥形件的力学性能。仿真平台的开发，实现了从理论研究到工程应用的有效转化，推动了针刺C/C复合材料薄壁锥形件相关领域的研究和发展。未来，随着仿真技术的进一步发展和应用，相信它将在新材料的研发、新结构的优化设计以及工程问题的解决中发挥更加重要的作用。