『轉貼』復合材料結構分析------建模篇
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復合材料是一種各向異性材料，對于纖維增強復合材料又是一種正交各向異性材料，因此，在進行復合材料結構建模的時候要特別注意的一個重要的問題，就是材料的方向性。下面，就我個人的分析經驗，對復合材料結構的建模作一個總結。
1． 結構坐標系、單元坐標系、材料坐標系和結果坐標系
建立復合材料結構模型，存在一個結構坐標系，用于確定幾何元素的位置，這個坐標可以是笛卡爾坐標系、柱坐標系或者是球坐標系；單元坐標系是每個單元的局部坐標系，一般用來描述整個單元；材料坐標系是確定材料屬性方向的坐標系，一般沒有專門建立的材料坐標系，而是參考其他坐標系，如整體結構坐標系，或單元坐標系，在Ansys程序中，材料坐標是由單元坐標唯一確定的，要確定材料坐標，只要確定單元坐標就行了；結果坐標系是在進行結果輸出時所使用的坐標系，也是一般參考其他坐標系。在Ansys程序中，關于坐標系有人做過專門的總結。見附件。
2． 用于復合材料結構分析的單元
用于復合材料分析的單元主要有兩類，一類是層合單元，如Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191；另一類是各向異性單元，如Solid64；這些材料都有不同的處理方法，層合單元，在一個單元內可以包含多層信息，包括各層的材料、厚度和方向；各項各向異性單元，在一個單元內，只能包含一種材料信息，而且所得到的計算結果還要進行一些處理，因此有一定的局限性。
3． 單元坐標的一致性問題
在進行復合材料結構建模的時候，有些時候結構幾何比較復雜，很難用統一的坐標來確定單元坐標系，即使對一些規則的幾何（如圓桶），在用旋轉方法生成幾何時，不同的面法向也會帶來單元坐標的不一致，這就使得材料輸入的時候存在問題并使計算結果錯誤，因此，在幾何建模時要特別注意這一問題，筆者也沒有得到一些復雜幾何進行單元劃分時保持單元一致的合適方法。
4． 一個實例
下面的命令流顯示了不同的幾何生成方法會產生不同的單元坐標方向：
/PREP7
!******Create Material*******
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
MPDATA,EX,1,,2.068e8
MPDATA,PRXY,1,,0.29
MPTEMP,,,,,,,,
MPTEMP,1,0
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!*********Create Element Type**********
ET,1,SOLID95
KEYOPT,1,1,1
KEYOPT,1,5,0
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KEYOPT,1,11,0
!***************************
CSYS,1
HS=80
!**create two keypoints along axial
K,101,0,0,0,
K,102,0,0,400,
!**create keypoints
K,1,61,0,0,
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K,11,61,0,178,
K,12,HS,0,178,
K,15,HS+10,0,178,
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K,112,HS,0,178,
K,115,HS+10,0,178,
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K,22,HS-4,0,2450,
K,25,HS+6,0,2450,
!***************************
!**create areas by keypoints
FLST,2,4,3
FITEM,2,21
FITEM,2,111
FITEM,2,112
FITEM,2,22
A,P51X
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FITEM,2,112
FITEM,2,115
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A,P51X
!***************************
FLST,2,2,5,ORDE,2
FITEM,2,1
FITEM,2,-2
FLST,8,2,3
FITEM,8,101
FITEM,8,102
VROTAT,P51X, , , , , ,P51X, ,90,1,
TYPE, 1
MAT, 1
REAL,
ESYS, 0
SECNUM,
MSHAPE,0,3D
MSHKEY,1
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FITEM,5,1
FITEM,5,-2
CM,_Y,VOLU
VSEL, , , ,P51X
CM,_Y1,VOLU
CHKMSH,'VOLU'
CMSEL,S,_Y
VMESH,_Y1
CMDELE,_Y
CMDELE,_Y1
CMDELE,_Y2
運行上述命令流，查看一下單元坐標，再把命令流中下列部分
FLST,2,4,3
FITEM,2,21
FITEM,2,111
FITEM,2,112
FITEM,2,22
A,P51X
改為：
FLST,2,4,3
FITEM,2,22
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A,P51X
1． 結構坐標系、單元坐標系、材料坐標系和結果坐標系
建立復合材料結構模型，存在一個結構坐標系，用于確定幾何元素的位置，這個坐標可以是笛卡爾坐標系、柱坐標系或者是球坐標系；單元坐標系是每個單元的局部坐標系，一般用來描述整個單元；材料坐標系是確定材料屬性方向的坐標系，一般沒有專門建立的材料坐標系，而是參考其他坐標系，如整體結構坐標系，或單元坐標系，在Ansys程序中，材料坐標是由單元坐標唯一確定的，要確定材料坐標，只要確定單元坐標就行了；結果坐標系是在進行結果輸出時所使用的坐標系，也是一般參考其他坐標系。在Ansys程序中，關于坐標系有人做過專門的總結。見附件。
2． 用于復合材料結構分析的單元
用于復合材料分析的單元主要有兩類，一類是層合單元，如Shell 99, Shell 91, Shell 181, Solid 46 和Solid 191；另一類是各向異性單元，如Solid64；這些材料都有不同的處理方法，層合單元，在一個單元內可以包含多層信息，包括各層的材料、厚度和方向；各項各向異性單元，在一個單元內，只能包含一種材料信息，而且所得到的計算結果還要進行一些處理，因此有一定的局限性。
3． 單元坐標的一致性問題
在進行復合材料結構建模的時候，有些時候結構幾何比較復雜，很難用統一的坐標來確定單元坐標系，即使對一些規則的幾何（如圓桶），在用旋轉方法生成幾何時，不同的面法向也會帶來單元坐標的不一致，這就使得材料輸入的時候存在問題并使計算結果錯誤，因此，在幾何建模時要特別注意這一問題，筆者也沒有得到一些復雜幾何進行單元劃分時保持單元一致的合適方法。
4． 一個實例
下面的命令流顯示了不同的幾何生成方法會產生不同的單元坐標方向：
/PREP7
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運行上述命令流，查看一下單元坐標，再把命令流中下列部分
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