研究方向

主要內(nèi)容

1.復(fù)合材料微觀建模

單纖維-樹脂界面模型、纖維分布統(tǒng)計(jì)模型、多尺度本構(gòu)關(guān)系；研究纖維、界面和基體的耦合機(jī)理。

2.層合板/結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析

各向異性彈性分析、層間剪切應(yīng)力、層合板屈曲、沖擊、振動(dòng)、熱-力耦合行為。

3.制造工藝模擬

熱固化（固化動(dòng)力學(xué)、放熱模型）、樹脂流動(dòng)（RTM/VARI）、鋪層殘余應(yīng)力與變形預(yù)測(cè)。

4.失效與損傷演化

纖維斷裂、基體開裂、層間脫粘、沖擊損傷擴(kuò)展、疲勞壽命與斷裂機(jī)理。

5.多尺度建模與優(yōu)化設(shè)計(jì)

從纖維-樹脂微結(jié)構(gòu)到整體構(gòu)件宏觀響應(yīng)的多尺度模擬與參數(shù)優(yōu)化（常與AI結(jié)合）。

算法類別

應(yīng)用領(lǐng)域

技術(shù)要點(diǎn)

有限元算法（FEM）

層合板、沖擊、屈曲、振動(dòng)、熱傳導(dǎo)分析

支持各向異性材料單元，疊層建模，ABAQUS/ANSYS中廣泛使用

有限體積算法（FVM）

樹脂流動(dòng)、固化傳熱

在RTM模擬或熱化學(xué)耦合中使用（如COMSOL）

多尺度建模算法（FE2, RVE）

微結(jié)構(gòu)到宏觀力學(xué)

利用代表體積單元（RVE）統(tǒng)計(jì)微觀響應(yīng)，需并行計(jì)算

復(fù)合材料失效準(zhǔn)則算法

Hashin、Puck、Cuntze、Tsai-Wu 等

層內(nèi)與層間失效預(yù)測(cè)

拓?fù)鋬?yōu)化與遺傳算法（GA）

材料/結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)

優(yōu)化纖維方向、層數(shù)、厚度分布

數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)算法（ML/AI）

材料性能預(yù)測(cè)、損傷識(shí)別

使用機(jī)器學(xué)習(xí)/深度學(xué)習(xí)對(duì)力學(xué)性能或固化過程建模

斷裂力學(xué)算法（XFEM, CZM）

裂紋擴(kuò)展與層間脫粘

XFEM擴(kuò)展有限元、Cohesive Zone Method粘結(jié)層算法

并行/高性能計(jì)算算法

大規(guī)模復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真

MPI/OpenMP、GPU并行求解器、子結(jié)構(gòu)并行分析

軟件類別

軟件名稱

主要功能

通用有限元分析

ABAQUS, ANSYS, MSC Marc/Nastran

多層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析、失效準(zhǔn)則、熱-力耦合

復(fù)合材料專用設(shè)計(jì)軟件

Digimat, HyperWorks Composite, ESAComp, Ansys ACP

疊層設(shè)計(jì)、鋪層仿真、層合板分析

多物理場(chǎng)仿真

COMSOL Multiphysics, Simcenter 3D, Altair Multiscale Designer

固化、熱-流-力耦合、RTM模擬

工藝過程模擬

PAM-RTM, Moldex3D, RTM-Worx

樹脂傳遞模塑工藝流動(dòng)與固化分析

微結(jié)構(gòu)建模與多尺度模擬

Digimat-MF/MX, Matlab + UMAT/VUMAT二次開發(fā)

微觀復(fù)合材料屬性預(yù)測(cè)與本構(gòu)實(shí)現(xiàn)

優(yōu)化與AI集成

OptiStruct, Isight, MATLAB/Simulink + Python (TensorFlow/PyTorch)

優(yōu)化設(shè)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)、多目標(biāo)優(yōu)化

關(guān)鍵指標(biāo)

推薦配置

CPU

Intel Xeon W7-2495X / AMD Threadripper PRO 7975WX（≥24核）

內(nèi)存

≥128 GB DDR5 ECC

GPU

NVIDIA RTX 6000 Ada 或 A100 40GB（支持GPU加速的求解器）

存儲(chǔ)

NVMe SSD ≥ 2TB（高IO）

系統(tǒng)

Windows 11 Pro / RHEL / Ubuntu 22.04 LTS

關(guān)鍵指標(biāo)

推薦配置

CPU集群

2~4節(jié)點(diǎn) x Xeon 鉑金8558P 或 EPYC 9654 (≥64核)

GPU

A100 / H100 × 每節(jié)點(diǎn) 2–4 張

內(nèi)存

每節(jié)點(diǎn) ≥512 GB

存儲(chǔ)

高速并行存儲(chǔ)（NVMe RAID 或 Lustre 并行文件系統(tǒng)）≥50 TB

網(wǎng)絡(luò)

200 Gbps InfiniBand

用途

多尺度、參數(shù)優(yōu)化、AI訓(xùn)練加速、固化過程并行模擬

軟件

Slurm + ABAQUS/ANSYS 并行許可 / Python + Digimat API

組件

推薦配置

GPU

A100 x 2或H100 x 2

CPU

AMD EPYC 9534（64核）

內(nèi)存

256GB ~512GB

存儲(chǔ)

8TB NVMe SSD

軟件

Python (PyTorch/TensorFlow) + Digimat + Ansys Twin Builder