[发明专利]一种带沟槽的复合材料管的优化设计方法

摘要

本发明公开了一种带沟槽的复合材料管的优化设计方法，包括：选定复合材料管的壁厚，建立该复合材料管三维实体模型；通过ANSYS软件对复合材料管三维实体模型进行网格划分，生成有限元模型；设置复合材料管模型的材料参数、施加边界条件与力载荷；通过ANSYS软件对生成的有限元模型进行有限元计算，生成复合材料管的总变形分布图；根据复合材料管的总变形分布图校核其刚度，判断复合材料管厚度的合理性。本发明利用Solidworks软件建立复合材料管的三维实体模型，利用ANSYS软件将建立的复合材料管三维实体模型生成有限元模型，并完成对复合材料管的壁厚、铺层角度和方式准确分析和设计。

主权项

1.一种带沟槽的复合材料管的优化设计方法，其特征在于，所述方法包括：步骤S1，选定复合材料管的壁厚，建立该复合材料管三维实体模型；步骤S2，通过ANSYS软件对复合材料管三维实体模型进行网格划分，生成有限元模型；步骤S3，设置复合材料管模型的材料参数、施加边界条件与力载荷；步骤S4，通过ANSYS软件对生成的有限元模型进行有限元计算，生成复合材料管的总变形分布图；步骤S5，根据复合材料管的总变形分布图校核其刚度，判断复合材料管厚度的合理性；所述步骤S2包括：通过ANSYS软件设定复合材料管三维实体模型的单元类型、网格形状和单元阶次，并确定其网格尺寸，以壁厚与缠绕角为重要几何参数，对复合材料管三维实体模型进行自动分网，生成有限元模型；所述复合材料管三维实体模型中复合材料层网格划分使用ANSYS软件，该单元每个节点有三个自由度；ANSYS软件中有solid46和solid191两种层合实体单元可供选择，由于solid46单元为8节点，solid191单元为20节点；所述施加边界条件与力载荷满足：在复合材料管模型上取三个约束位置，将每个约束位置与坐标原点的距离定义成变量，分别为cons1、cons2、cons3，并将模型外表面处于(cons1,cons1+20)、(cons2,cons2+20)、(cons3,cons3+20)三个区间内节点的Ux、Uy、Uz约束住；将复合材料管模型两端水平固定在支架上，在两支座中间位置对管体悬挂100kg重物，管体的挠度不大于1.5mm。