1、復合材料與有限元計算

復合材料是由有機高分子、無機非金屬或金屬等幾類不同材料通過復合工藝組合而成的新型材料，它既能保留原組分材料的主要特色，又通過復合效應獲得原組分所不具備的性能。可以通過材料設計使各組分的性能互相補充并彼此關聯，從而獲得新的優越性能，與一般材料的簡單混合有本質的區別。復合材料是在結構成形的同時形成的，因此，材料性能依賴于成形工藝，材料許用值與結構成形工藝密切相關，同時，所用材料/工藝的任何變化都有可能對結構性能帶來變化。

復合材料仿真分析的優點：

△采用傳統的等代設計（等剛度、等強度）、準網絡設計等設計方法，復合材料的優異性能難以充分發揮。

△ 在復合材料結構分析中，已經廣泛采用有限元數值仿真分析，其基本原理在本質上與各向同性材料相同，只是離散方法和本構矩陣不同。復合材料有限元法中的離散化是雙重的，包括了對結構的離散和每一鋪層的離散。這樣的離散可以使鋪層的力學性能、鋪層方向、鋪層形式直接體現在剛度矩陣中。

△有限元分析軟件，均把增強材料和基體復合在一起，討論結構的宏觀力學行為，因此可以忽略復合材料的多相性導致的微觀力學行為，以每一鋪層為分析單元。

2、復合材料仿真模型及方法

△宏觀力學分析方法

從材料是均勻的假定出發，僅從復合材料平均表觀性能檢驗組分材料的作用來研究復合材料的宏觀力學性能。將單向板看成均勻的各向異性材料，不考慮纖維與基體的具體區別，用其平均性能來表示單層材料的剛度和強度特性。可以比較容易地分析單層和疊層材料的各力學性質。

△細觀力學分析方法

從分析組分材料之間的相互影響來研究復合材料的力學性能。由于實際纖維形狀不完全規則和排列不完全均勻，制造工藝差異與材料內部的缺陷等，細觀力學分析方法尚不能完全反應實際材料狀況，故尚需進一步深入研究。

△復合材料結構力學分析方法

它從更粗略的角度，把疊層材料作為分析的起點，來分析復合材料結構的力學性能。它借鑒現有均勻各向同性材料結構力學的分析方法，對各種形狀的結構元件進行分析。

此外，常用的分析模型（方法）還包括離散增強模型和子模型等，離散增強模型利用離散單元或其它建模工具（如 rebar ）來建立增強模型，而子模型則主要用于分析增強纖維尖端的應力集中等問題。

abaqus-復合材料仿真分析基礎篇.pdf