中空纤维的中空形状设计及有限元分析.pdf
《中空纤维的中空形状设计及有限元分析.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中空纤维的中空形状设计及有限元分析.pdf(4页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、中空纤维的中空形状设计及有限元分析 薛文良高秀丽程隆棣东华大学纺织面料技术教育部重点实验室( 中国) 摘要:作为一种保暖纤维,中空纤维最大的问题是经过纺织各道工序后中空度的保 有率问题。中空度的保有率高,纤维的保暖性以及保暖持久性就好。建立纤 维结构的力学模型,考察纤维受压后截面上应力、应变、位移等的变化,间接反 应中空度的变化即保暖性的好坏。 关键词:中空纤维,中空形状,力学模型,应力,应变,位移 1 材料结构及性能参数 为了研究中空纤维中空结构 的形状对保暖性的影响,本文主要 建立三角中空、圆中空和正方形中 空纤维的模型,探讨这3 种形状的 纤维受压后截面上一些量的变化 及差异。假设纤维为
2、线弹性体,把 纤维放在平面上,垂直方向加载 荷,结构简图及有关参数如图1 所 示。 3 种纤维规格为:1 6 7d t e x 3 8m m ,中空度为2 0 。其他参 数:载荷P = 10 0 0N ,纤维弹性模 量E = 7 1G P a ,泊松比占= 0 3 1 | 。 2 三维有限元的基本理 论2 A N S Y S 建模首先要确定合适 的单元类型,本文选用S O L I D 4 5 单 元进行离散分网,此单元是分析弹 性结构空间问题中应用较广的一 种元素。由于采用了8 节点的单 元,便能利用更复杂的函数,从而 达到结构对实际变形的一个更好 程度的表达,计算精度较高。 S O L I
3、D 4 5 单元是三维8 节点等参 元,三维8 节点等参元是指8 个节 点的六面体的等参基本单元 ( 图2 ) ,映射成8 节点的等参实际 单元( 图3 ) 。 3 结构建模 有限元分析最终目的是要还 原一个实际工程系统的数学行为 特征,即分析必须是针对一个物理 原型的准确的数学模型。模型的 生成一般指用节点和单元表示空 间体域及实际系统连接的生成过 程。通常A N S Y S 建模过程应该遵 图2 等参基本单元 图3 等参实际单元 图13 种中空纤维的横纵向及受力图 国际纺织导报2 0 0 9 年第8 期 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase
4、from www.PDFWatermarkR to remove the watermark I I I I 一纤维与纱线_ - _ _ _ _ _ _ 一 循以下要点: 一确定分析方案; 一进入前处理,建立模型; 一利用几何元素和布尔运算 操作生成基本的几何形状; 一用布尔运算将各个独立的 实体模型域适当地连接在一起; 一设置网格划分控制以建立 想要的网格密度; 一通过对实体模型划分网格 生成节点和单元,纤维的网格化图 如图4 所示; 一存储模型数据; 一退出前处理; 一加载及求解。 根据上述步骤对纤维进行有 限元建模,得出模拟纤维受压后截 面应力、应变、位移和面积的变化 图。 4 力学模型
5、分析 主要探讨3 种纤维受压后截 面上应力、应变、位移和中空面积 4 个量的差异。 4 1 应力分析p 1 物体受压后,对应力的分析具 有很大的意义。 由A N S Y S 软件输出的3 种纤 维模型截面应力图如图5 一图7 所 示。 由图5 图7 可知,红色区域 为最大应力处,x 方向最大应力集 中在中空部分的顶端,y 方向集中 在截面外围,从总应力图来看,三 角和正方形中空的总应力集中在 外围,圆中空的最大应力集中在中 空区域周围,三角和正方形周围蓝 色区域较多,应力比圆中空中的圆 周围的小。应力大小反映物体抵 图4 纤维截面的网格化图 图5X 方向应力 图6Y 方向应力 图7 总应力 抗
6、外力的程度,可以看出,三角中 空最耐压,正方形次之,圆最小。 4 2 应变和位移分析1 以下是应力的概念、模型图及 分析。 由A N S Y S 软件输出的3 种纤 维模型截面应变位移图如图8 一 图1 3 所示。 由图8 图1 0 可知,红色区域 为最大应变处,x 方向最大应变集 中在中空部分的顶端,y 方向集中 在截面外围,从总应变图来看,三 角和正方形中空的最大应变集中 在外围,圆中空的最大应变集中在 中空区域周围,三角和正方形周围 蓝色区域较多,应变比圆中空中的 圆周围的小。应变大小反映物体 变形的程度,可以看出,三角中空 变形最小,正方形次之,圆的最小, 三角中空结构抗变形能力强,结
7、构 稳定。 由图1 1 图1 3 可知,x 方向 最大应变集中在截面的两侧,y 方 向集中在截面上下方,从总位移图 国际纺织导报2 0 0 9 年第8 期 万方数据 PDF Watermark Remover DEMO : Purchase from www.PDFWatermarkR to remove the watermark 来看,y 方向位移比x 方向的位移 大,最大位移集中在截面的上下 方。位移反映物体各质点位置的 变化。总位移图可比较3 种纤维 中空部分面积变化的大小。 5结论 通过建立三角中空、圆中空和 正方形中空的纤维模型,了解了纤 维受压后应力、应变、位移以及中 空面积变化
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中空 纤维 形状 设计 有限元分析
链接地址:https://www.31doc.com/p-3698084.html