復合材料幾個軟件 對比分析

結合論壇上資料,和自己一點對軟件了解情況,自己簡單總結了ABAQUS和samcef在composites方面的特點,如有錯誤,請大家指正!
(1)商業軟件應用狀況:
英國的Laminate tools、歐洲宇航局的ESAComp都是復合材料結構設計、分析和制造于一體,工業界采用較多。
ESI公司的PAM系列:sysply用作鋪層分析,pam-form做熱成型,pam-rtm樹脂傳遞模塑。工業界應用較多,但ESI市場份額都不大(pam-crash除外)。
ANSYS, ABAQUS, Nastra以及Samcef是通用有限元分析軟件,具有廣泛性、通用性。ABAQUS在非線性方面較強,Ansys長于多場耦合。ABAQUS及Samcef在復合材料方面,特別是鋪層方面,操作都比較友好,性能也不錯。ABAQUS及 Samcef在學術,工業方面應用都相對較多。兩者之間存在較大競爭。
(2)ABAQUS  VS  Samcef:
模塊及功能:
Abaqus/CAE:有專門的復合材料設計模塊plyup及Composite Modeler for Abaqus/CAE(CMA)。Plyup可以對復合材料進行鋪層設計;CMA擴展了仿真能力,可以與其他環節直接融合,生成制造數據以確保最終的零件與分析模型相符。
Samcef composites : 作為samcef的復合材料建模仿真模塊,具有強大的前后處理功能,可以進行從初步的線性分析到深入的非線性分析,從簡單的零件級分析到復雜的系統級分析,從靜力學分析到動力學分析,以及模態分析和優化設計。
復合材料單元:
Abaqus:分層單元,分層實體單元,實體殼單元;
Samcef:纏繞、層疊以及夾心結構,每種結構有相應單元模擬。如層疊結構:膜單元、2D平面單元、薄殼單元(Kirchhoff)、厚殼單元(CLT)、3D實體單元、薄壁梁單元。
失效準則:
Aabqus:MSTRS最大應力理論失效準則,TSAIH Tsai-Hill理論失效準則,TSAIWTsai-Wu理論失效準則,AZZITAzzi-Tsai-Hill理論失效準則,MSTRIN最大應變理論失效準則。
Samcef:為復合材料的強度校核提供多種準則,除了包括Abaqus上述準則外還包括了Hashin,Rice and Tracey準則,同時用戶也可以自定義失效準則。


復合材料分層破壞的模擬:
Abaqus中采用了VCCT及Cohesive技術,在samcef中也包含有Cohesive elements的定 義,可以用于復合材料的層間撕裂和損傷分析,但沒有應用VCCT技術。
另外,Abaqus中包含Z-pin增強復合材料的模擬: Z-pin增強復合材料可以很好地控制復合材料的層間開裂。對于此類復合材料的模擬,可以同時使用VCCT和cohesive單元技術。復合材料的層間開裂使用VCCT技術,而Z-pin的影響使用cohesive單元模擬。
(3)裂紋擴展方面:
在ABAQUS,Samcef中都可以應用常規有限元法及XFEM對裂紋擴展進行分析:
常規的有限元法:不連續問題需要對網格重新劃分,大變形計算采用無網格方法,計算量比較大。擴展有限元法 ( XFEM)它繼承了常規有限元法的所有優點。
XFEM( 擴展有限元) 與常規有限元相比主要的優點是避免了常規有限元由于孔洞、夾雜、裂紋等不連續的存在導致的網格劃分不便,并能根據材料屬性和破壞準則自行判斷裂紋擴展的方向,在模擬孔洞、夾雜、裂縫裂紋擴展、剪切帶模擬等問題中得到了廣泛的應用。

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