Un elemento híbrido parcial generalizado no conforme de ocho nodos y su aplicación en el análisis de tensiones de estructuras de laminados compuestos reparados
Autores: Xing, Ruishan; Li, Gang; Wang, Fan; Yang, Yang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un elemento híbrido parcial generalizado no conforme de ocho nodos y su aplicación en el análisis de tensiones de estructuras de laminados compuestos reparados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Método de solución de elementos finitos
Materiales compuestos
Propiedades mecánicas
Esfuerzo fuera del plano
Estructuras laminadas
Distribución de esfuerzos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Para garantizar la continuidad general del desplazamiento y el estrés fuera del plano en estructuras de laminados compuestos y para analizar cuantitativamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos después de daños o reparaciones, se aplica un método de solución de elementos finitos basado en el principio variacional H-R generalizado modificado. Este método utiliza un elemento híbrido parcial generalizado no conforme de ocho nodos (NCGPME8). El modelo híbrido parcial establecido con este elemento híbrido puede satisfacer con precisión las condiciones de contorno de estrés fuera del plano de la estructura, asegurando la continuidad del estrés fuera del plano. Se utilizan ejemplos numéricos para validar que este modelo híbrido puede calcular de manera efectiva estructuras de laminados gruesos y delgados con alta precisión y rápida convergencia del estrés fuera del plano. Finalmente, considerando la insensibilidad a mallas irregulares y la precisión en el cálculo del estrés en el plano, este método se propaga mediante la deducción de coeficientes de elementos o el reemplazo de materiales de elementos, y luego se emplea para analizar las distribuciones de estrés en el plano y fuera del plano de laminados con daños por perforaciones de molienda escalonadas, y laminados reparados de manera escalonada. Se comparan y analizan el estrés y el desplazamiento en diferentes ubicaciones de los laminados, lo que lleva a una evaluación cuantitativa del impacto del daño y la reparación en la distribución del estrés de los laminados.
Descripción
Para garantizar la continuidad general del desplazamiento y el estrés fuera del plano en estructuras de laminados compuestos y para analizar cuantitativamente las propiedades mecánicas de los materiales compuestos después de daños o reparaciones, se aplica un método de solución de elementos finitos basado en el principio variacional H-R generalizado modificado. Este método utiliza un elemento híbrido parcial generalizado no conforme de ocho nodos (NCGPME8). El modelo híbrido parcial establecido con este elemento híbrido puede satisfacer con precisión las condiciones de contorno de estrés fuera del plano de la estructura, asegurando la continuidad del estrés fuera del plano. Se utilizan ejemplos numéricos para validar que este modelo híbrido puede calcular de manera efectiva estructuras de laminados gruesos y delgados con alta precisión y rápida convergencia del estrés fuera del plano. Finalmente, considerando la insensibilidad a mallas irregulares y la precisión en el cálculo del estrés en el plano, este método se propaga mediante la deducción de coeficientes de elementos o el reemplazo de materiales de elementos, y luego se emplea para analizar las distribuciones de estrés en el plano y fuera del plano de laminados con daños por perforaciones de molienda escalonadas, y laminados reparados de manera escalonada. Se comparan y analizan el estrés y el desplazamiento en diferentes ubicaciones de los laminados, lo que lleva a una evaluación cuantitativa del impacto del daño y la reparación en la distribución del estrés de los laminados.