复合材料混凝土模具有限元分析

复合材料混凝土模具有限元分析

       当前国内众多模具均使用钢材加工而制成，制作成本高且维护费用大，模具自身自重很大，在生产过程中非常不方便，为此，本文提出一种采用复合材料制作而成的复合材料混凝土模具，并通过有限元分析对比了不同工况下模具的力学性能，最终为模具生产提供优化方法及技术指导。

1. 模具尺寸

模具尺寸大小为9000mm*3500mm，截面尺寸如下图所示。

图1.1 模具截面尺寸

2. 有限元分析

       此模型为承受的荷载为静力荷载，采用GENERAL STATIC模块进行分析便可得到理想的效果。

1. 有限元分析结果

1.1. 第一种材质

        弹性模量E₁=51492MPa，E₂=10000MPa，E₃=10000MPa，泊松比υ₁₂=0.22，υ₁₃=0.22，υ₂₃=0.30，剪切模量G₁₂=21103MPa，G₁₃=21103MPa，G₂₃=4000MPa，纤维方向的拉伸极限应力为923MPa，纤维方向的压缩极限应力为493MPa，剪切强度为245MPa。

       在混凝土侧压和浇筑混凝土冲击的作用下，模具的应力及位移变化如下图所示。

 

图2.1 模具应力云图

 

图2.2 模具位移图

       由以上结果可知，模具最大应力为5.23MPa,最大位移为0.195mm。

1.2. 第二种材质

       弹性模量E₁=28400MPa，E₂=5515MPa，E₃=5515MPa，泊松比υ₁₂=0.22，υ₁₃=0.22，υ₂₃=0.30，剪切模量G₁₂=11639MPa，G₁₃=11639MPa，G₂₃=2121MPa，纤维方向的拉伸极限应力为654.59MPa，纤维方向的压缩极限应力为445.79MPa，剪切强度为106.65MPa。

       在混凝土侧压和浇筑混凝土冲击的作用下，模具的应力及位移变化如下图所示。

 

图2.3 模具应力云图

 

图2.4 模具位移图

       由以上结果可知，模具最大应力为5.25MPa,最大位移为0.354mm。

3.结论

       通过分析两种材质的模具分析，可以看出第一种材质性能优于第二种材质，同时，第一种材质的性能满足模具要求，选用此种可行。

附：

采用的设备如下图所示

计算耗时：1.5H