ANSYS-APDL语言在复合材料压力容器仿真中的应用

【作者】 王立强； 尤军峰； 苏建河；

【机构】 中国航天科技集团公司第四研究院第四十一研究所燃烧流动和热结构国家级重点实验室；

【摘要】 纤维缠绕复合材料压力容器封头结构具有缠绕角及封头厚度沿母线连续变化的自然属性。圆筒段由纵向纤维层及环向纤维层交替缠绕成形,具有复合材料结构天然的层合属性。区别于传统的各向同性材料,复合材料结构会表现出拉-弯,拉-扭等十分复杂的耦合现象。在有限元仿真分析中,必须在有限元模型中体现复合材料结构特有的结构特征及层合属性,才能得到合理的受力响应结果。本文针对复合材料压力封头结构及圆筒段的自然属性,基于ANSYS APDL脚本语言开发了用户子程序-PROF_CM3,用于复合材料压力容器封头缠绕角的连续变化及圆柱段铺层的有限元实现。文中给出了用户子程序的具体实现流程图及理论依据。通过采用对相同纬度的单元只计算一组层合属性及完成赋值操作的单元剔出单元池等算法思想,实现了代码随进程的推进而执行效率越高的效果。最后,以某复合材料压力容器为研究对象,应用用户子程序对结构进行了内压作用下仿真计算,并与水压试验结果进行了对比分析。结果表明,有限元计算结果与试验结果较为吻合,圆柱段应变计算误差不超过10%,满足工程应用要求。更多还原