Berechnung von kombinierten Lasten

Hier erfahren Sie, wie man eine Kombination von Lasten auf einem Verbundlaminat berechnet.

Laminatlasten können problemlos summiert werden . Betrachten Sie beispielsweise zwei Lasten auf einem Laminat: eine axiale Last und eine Biegungslast. In diesem Fall muss man lediglich die axialen Dehnungen und die Biegungsdehnungen addieren.

Die grundlegenden Gleichungen sind in der folgenden Matrix-Beziehung aufgeführt:

Diese können manuell berechnet werden, oder Sie verwenden die schnellen und einfachen Funktionen in Helius Composite, um die Berechnung effizient durchzuführen.

Berechnung der kombinierten Lasten mit Helius Composite

Das Modul Laminat umfasst mehrere Analysefunktionen, mit denen Sie die Auswirkungen von verschiedenen Belastungen auf ein Verbundlaminat berechnen können. Im Laminat-Modul lässt sich mit zwei Registerkarten der Funktion Spannung-Dehnung- und Festigkeitsanalyse diese Berechnung durchführen: Mittelebene - Dehnungen / Krümmungen und Globale oder lokale Spannung/Dehnung.

In diesem Beispiel besteht der erste Schritt in der Erstellung des Laminats und der Anwendung von lediglich der axialen Last (N_x).

1. Navigieren Sie zu Laminat > Spannung-Dehnung- und Festigkeitsanalyse.
2. Klicken Sie auf die Registerkarte Laminat, benennen Sie das zu erstellende Laminat als symmetrisches Laminat.
3. Fügen Sie die acht Schichten zum Laminat hinzu, wie unten gezeigt.

   

4. Navigieren Sie zur Registerkarte Laminat-Lasten, und geben Sie eine axiale Last von 10.000 psi ein.
5. Navigieren Sie zur Registerkarte Globale oder lokale Spannung/Dehnung, und berechnen Sie die Dehnung in der Mitte der Schichten mit dem globalen Koordinatensystem.
6. Navigieren Sie zur Registerkarte Mittelebene - Dehnungen / Krümmungen, und klicken Sie auf Berechnen.

   

   Anmerkung: Mit beiden Werkzeugen wird dasselbe Ergebnis erzielt.

Als Nächstes fügen Sie die durch das Moment verursachte Dehnung hinzu, indem Sie die axiale Last durch das Moment ersetzen.

1. Navigieren Sie zur Registerkarte Laminat-Lasten, entfernen Sie die axiale Last, und fügen Sie ein Quermoment von -1000 lb-in/in hinzu.
2. Navigieren Sie zur Registerkarte Mittelebene - Dehnungen / Krümmungen, und klicken Sie auf Berechnen.

   

3. Halten Sie die Mittelebenen-Krümmung Kx fest.
4. Navigieren Sie zur Registerkarte Globale oder lokale Spannung/Dehnung, und berechnen Sie die Dehnung an der Oberseite der Schichten mit dem globalen Koordinatensystem.

   

Schnell nachgerechnet:

In diesem Fall ist das Laminat 0.04 Zoll dick, also z=-0.02 Zoll an der Oberseite des Laminats. Daraus ergibt sich:

ε_x = vk_x or ε_x= (-0.02 in)(7.81865/in) = -0.156 in/in, wie in Schicht Nr. 1 oben.

Wenn jetzt die Axial - und Biegedehnung hinzugefügt werden, ergibt sich Folgendes:

ε_Gesamt= 1.341E-3 + (-1.56E-1) = -0.155 in/in

Mit Helius Composite können Sie natürlich beide Lasten gleichzeitig anwenden, indem Sie die Eingabe-Registerkarte Laminat-Lasten in jeder der verfügbaren Laminatanalyse-Funktionen verwenden. Tatsächlich können Sie acht verschiedene Lastfaktoren gleichzeitig laden.

Bei gleichzeitiger Eingabe der Axial- und Momentlasten ergibt sich ein Resultat von -1.55E-2 in/in. Das ist dasselbe Ergebnis, das weiter oben bei separater Berechnung und nachfolgender Addierung erzielt wurde.

Mit den Werkzeugen zur Laminatanalyse in Helius Composite können Sie diese Berechnung immer wieder mit zahlreichen unterschiedlichen Layup- und Belastungs-Kombinationen durchführen, allerdings ohne den Zeitaufwand und das Fehlerrisiko, die Sie bei manuellen Berechnungen oder Tabellenkalkulationen in Kauf nehmen müssen. Darüber hinaus können Sie die Ergebnisse für eine weitere Analyse plotten oder exportieren.