橡膠布，dyna，復(fù)合材料的案例
浙江大學(xué)鄭強、宋義虎教授課題組：液體橡膠對炭黑/異戊橡膠納米復(fù)合材料應(yīng)變軟化行為的影響
炭黑(CB)在補強橡膠的同時也顯著增強滯后生熱性。橡膠補強與滯后性之間的矛盾，長期以來難以解決。
浙江大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)系鄭強、宋義虎教授
課題組，在相同CB含量和相近橡膠交聯(lián)密度情況下，LR的引入可延緩LR應(yīng)變誘導(dǎo)結(jié)晶行為，在幾乎不影響單軸拉伸力學(xué)行為(圖1)的前提下顯著降低循環(huán)拉伸(圖2)力學(xué)滯后能(Eh)和滯后能/應(yīng)變能比(
E
h/
E
，
圖3)，為高補強低滯后性橡膠納米復(fù)合材料結(jié)構(gòu)調(diào)控與加工技術(shù)的開發(fā)提供了新思路。
圖1 IR/LR硫化膠納米復(fù)合材料單軸拉伸應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線. Cail編號IR/xLR-yCB-Vz，其中x、y、z分別代表LR/IR比、CB含量(phr)和交聯(lián)密度(mol/m3)
圖2 IR/LR硫化膠納米復(fù)合材料單軸循環(huán)拉伸曲線
圖3
IR/LR硫化膠納米復(fù)合材料應(yīng)變能E (a)，滯后能E
h
(b)，E
h
/E (c)隨預(yù)應(yīng)變的變化
該論文即將于Chinese Journalof Polymer Science出版，侯豐儀博士研究生是第一作者，宋義虎教授為通訊作者。該項工作得到國家自然科學(xué)基金(基金號 U1908221,51873190、51873190和51790503)和中央高校科研基金(基金號2020XZZX002-08)的資助。
原文鏈接：
http://www.cjps.org./article/doi/10.1007/s10118-021-2550-y?
展開 生物基材料在汽車領(lǐng)域全面崛起！PLA纖維、復(fù)合材料、尼龍，橡膠、植物皮革
碳減排涉及到汽車生產(chǎn)和制造方式的方方面面,在材料領(lǐng)域，生物基材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用一直是汽車行業(yè)的努力方向。
福特早在上世紀(jì)20年代起就致力于生物材料的使用，當(dāng)時亨利·福特就在T型車上使用了麥草。此后，大豆材質(zhì)的泡沫、密封件、墊圈，蓖麻材質(zhì)的泡沫、塑料及天然纖維增強材料均開始被福特及其他車企使用。多種多樣的生物基材料被應(yīng)用于汽車制造的各個方面。
汽車零部件創(chuàng)新應(yīng)用！新型植物纖維，生物基復(fù)合材料或?qū)⑻娲ＡА⑻祭w維
1.復(fù)合材料
到 2024 年，汽車制造中復(fù)合材料（由樹脂增強纖維制成的材料）的全球市場預(yù)計將達(dá)到近 200 億英鎊。
塑料/聚合物與纖維的混合使它們更堅固，稱為復(fù)合材料。最著名的復(fù)合材料是“玻璃纖維”，一種與玻璃纖維混合的聚合物。當(dāng)我們將塑料/聚合物與來自可再生資源的纖維混合時，我們稱它們?yōu)樯?em>復(fù)合材料。最常用于增強聚合物/塑料的天然纖維是纖維素、大豆、大 麻和亞麻。
寶馬試圖在他們的汽車中使用大 麻等植物纖維材料。幾年前，他們在電動i3的門板上添加了大 麻襯里。大 麻的使用有助于減輕車輛的重量，并且非常耐用。由于大 麻 在生長過程中吸收碳并釋放氧氣，因此大 麻面板比塑料板輕 30%，同時減排了二氧化碳。
加拿大政府向多倫多的材料供應(yīng)商 GreenNano Technologies Inc. (GNT) 投資 120 萬美元，以便該公司能夠擴大新型輕質(zhì)木纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)規(guī)模，以制造汽車零部件。
政府在一份聲明中表示，該項目將木漿與聚合物相結(jié)合，創(chuàng)造出一種特殊的強而輕的熱塑性塑料，與其他產(chǎn)品相比，它具有更均勻和更好的性能。聲明說：“新產(chǎn)品如果成功應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，可能會有許多消費和商業(yè)應(yīng)用，包括航空航天部件、制藥、太陽能電池板和化妝品。”
展開 一種新型高導(dǎo)熱系數(shù)的BN/硅橡膠復(fù)合薄膜材料
來源 | Chemical Engineering Journal
01
背景介紹
微納電子器件的爆炸式增長刺激了對高性能熱界面材料(TIM)的需求，以解決其過熱問題。考慮到電絕緣性和柔韌性，采用高導(dǎo)熱填料的聚合物基復(fù)合材料(包括金屬、碳和陶瓷材料)受到了廣泛的關(guān)注。然而，金屬或碳填充復(fù)合材料的導(dǎo)電性不可避免的限制了其在電子器件中的應(yīng)用。因此，氮化硼、氧化鋁或氧化鎂等具有高導(dǎo)熱性和電子絕緣性的陶瓷填料是高性能TIM的候選填料。
其中，六方氮化硼(h-BN)由于其高平面內(nèi)導(dǎo)熱系數(shù)(理論上高達(dá)2000 W/(mK))和優(yōu)異的電子絕緣而引起了特別的關(guān)注。為了有效地將熱源產(chǎn)生的多余熱量傳遞到散熱器，理想的TIM最好具有高的垂直導(dǎo)熱系數(shù)。到目前為止，聚合物/BN復(fù)合膜即使在高填料含量(~60 wt%)下的導(dǎo)熱系數(shù)一般小于10 W/(mK)。然而，這種聚合物膠合填料骨架，由于簡單的物理接觸，相鄰填料之間的界面相互作用相對較弱，這在結(jié)處造成強烈的聲子散射，極大地限制了所得復(fù)合材料的導(dǎo)熱性增強。
聚合物-六方氮化硼(BN)復(fù)合材料因其高導(dǎo)熱性和優(yōu)異的電子絕緣性而成為電子器件理想的熱界面材料(TIM)。然而，由于BN填料的二維形狀和化學(xué)惰性，BN的垂直排列和巨大的熱阻是當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn)，阻礙了聚合物/BN復(fù)合材料的高效傳熱。因此開發(fā)新型的材料制備策略調(diào)控填料的排列方式是非常重要的研究方向之一。
02成果掠影
近期，復(fù)旦大學(xué)陳敏教授團(tuán)隊在開發(fā)高導(dǎo)熱系數(shù)的硅基橡膠復(fù)合材料取得新的進(jìn)展。該團(tuán)隊提出通過結(jié)合一種新型的非溶劑誘導(dǎo)相分離工藝“原位焊接”策略。
展開 研究 \\ 氮化硼高度垂直排列取向的橡膠基高性能導(dǎo)熱復(fù)合材料
該團(tuán)隊報告了一種結(jié)合熱壓取向和堆焊工藝的新方法，該方法基于動態(tài)硼酸酯鍵交聯(lián)的聚丁二烯(BR)橡膠基體，并通過熱壓法實現(xiàn)了BN的高度取向。由于動態(tài)交聯(lián)BR的重排機制及其優(yōu)異的可再加工性，成功完成了后續(xù)的焊接工藝，制備出高垂直排列的BN/BR復(fù)合材料（VAC）。實驗結(jié)果表明通過掃描電鏡和小角度X射線驗證了所設(shè)計的VAC具有強取向的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)果，當(dāng)BN含量為52 vol %時，VAC達(dá)到了前所未有的面外導(dǎo)熱系數(shù)(14.1 W/mK)，并且與商業(yè)TIM相比，芯片運行溫度大大降低。除了優(yōu)異的導(dǎo)熱性外，BN/BR復(fù)合材料還具有優(yōu)異的電絕緣性和阻燃性。該仿生復(fù)合材料的簡單制備和可擴展性為高性能復(fù)合材料的設(shè)計和制備開辟了新的道路。研究成果以“Vitrimer-Assisted Construction of Boron Nitride Vertically Aligned Nacre-mimetic Composites for Highly Thermally Conductive Thermal Interface Materials ”為題發(fā)表于《Chemistry of Materials》。
03
圖文導(dǎo)讀
圖1.(a)天然貝殼珠層的微觀結(jié)構(gòu)，(b)模擬珍珠微結(jié)構(gòu)VAC的制造示意圖。
圖2.VAC的微觀結(jié)構(gòu)及內(nèi)部的BN取向度測試。
圖3.VAC材料的XRD結(jié)構(gòu)示意圖以及不同含量下取向的情況和實物形變照片。
展開 
LS-DYNA復(fù)合材料及用戶自定義材料培訓(xùn)
培訓(xùn)名稱：LS-DYNA復(fù)合材料及用戶自定義材料培訓(xùn)
培訓(xùn)時間：2014年8月26-29日
培訓(xùn)地點：上海淮海中路1045號39樓BDR會議室
內(nèi)容鏈接：http://www.caetraining.com.cn/detail.aspx?id=271
LS-DYNA 官方提供的各種典型復(fù)合材料單向板的材料參數(shù)（包括強度）
LS-DYNA 官方提供的各種典型復(fù)合材料單向板的材料參數(shù)（包括強度）
基于LS-DYNA隱式（implicit）的復(fù)合材料壓縮仿真 ￥10
問題描述
用LS-DYNA做復(fù)合材料的壓縮失效的仿真，由于ls-dyna主打功能是顯式動力學(xué)，如果用顯式動力學(xué)求解準(zhǔn)靜態(tài)要做必要的處理（質(zhì)量縮放，加載加速 加載曲線光滑等處理）；處理完后結(jié)構(gòu)是否合理需要和隱式的結(jié)果進(jìn)行對比，本文提供了基于LS-DYNA隱式（implicit）的復(fù)合材料壓縮的仿真，用于提供參考。
用ls-dyna模擬復(fù)合材料沖擊的這里聚聚
用ls-dyna模擬復(fù)合材料沖擊的這里聚聚
我的qq：120665193
注明composite
基于LS-DYNA的復(fù)合材料分層損傷仿真
1 引言
近年來，纖維增強復(fù)合材料因具有一系列優(yōu)點而廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶等各行各業(yè)之中。然而作為多相材料，其失效條件及模式往往很難確定。以復(fù)合材料層合板為例，這類結(jié)構(gòu)層間性能取決于基體性能，因此層間材料性能很低，僅為纖維方向的幾十分之一。在外載荷或其它如沖擊、溫度等外部因素作用下，往往會由于層間剪應(yīng)力或?qū)娱g拉應(yīng)力超過其強度而引起層間脫粘破壞，即分層。分層是制約這類復(fù)合材料進(jìn)一步廣泛應(yīng)用的主要因素，因此層合復(fù)合材料分層問題得到材料和力學(xué)界的重視。為探究ANSYS LS-DYNA在復(fù)合材料界面分層損傷方面的應(yīng)用，本文利用LS-PrePost建立了雙懸臂梁（Double Cantilever Beam，DCB）模型，以cohesive單元模擬界面，進(jìn)行了復(fù)合材料分層損傷的仿真分析。
2 有限元分析
幾何模型如下圖所示，通過在上、下兩個懸臂梁之間的中面層布置Cohesive內(nèi)聚力單元，從而對分層擴展進(jìn)行預(yù)測，本模型設(shè)置層間單元厚度為0.05；將層合板左端固支（固定全部自由度），在另一自由端施加兩個沿厚度方向且方向相反、大小相等的速度位移。為建立預(yù)制裂紋，創(chuàng)建有限元模型后將該處單元進(jìn)行提前刪除。
a/mm
h/mm
b/mm
w/mm
v/(mm/ms)
200
10.05
50
15
1
為方便施加邊界條件，首先建立相關(guān)的節(jié)點集合，包括模型固支端的節(jié)點集合，自由端上下表面線段上的節(jié)點集合。根據(jù)不同模型的不同部位賦予單元不同的材料屬性。
展開 基于LS-DYNA的方形破片侵徹纖維復(fù)合材料數(shù)值模擬
關(guān)鍵詞：LS-DYNA，纖維復(fù)合材料，沖擊動力學(xué)，失效模型，破片侵徹
復(fù)合材料能夠使各種材料在性能上互相取長補短，使其綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于單一材料，從而滿足生產(chǎn)生活中多樣化的需求。現(xiàn)今材料技術(shù)也不斷朝著多種材料復(fù)合的方向發(fā)展，復(fù)合材料采用不同的基體與增強體能夠?qū)崿F(xiàn)不同的力學(xué)性能，常見的基體有合成樹脂、橡膠陶瓷及一些金屬金屬材料等。增強體從形態(tài)上分，常見的有纖維體與粒狀體，從材料上分，有碳材料、硼材料、碳化硅及一些高聚物材料。現(xiàn)有的復(fù)合材料中的增強體以纖維體為主，以纖維體為增強體的復(fù)合材料有著比重小、比強度和比模量大等優(yōu)點，纖維復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于汽車、飛機等民用領(lǐng)域以及戰(zhàn)斗機、導(dǎo)彈等軍用領(lǐng)域。
LS-DYNA為一款著名的動力學(xué)有限元分析軟件，因為能夠很好地對幾何非線性問題、材料非線性問題與接觸非線性問題進(jìn)行求解，被廣泛應(yīng)用在沖擊動力學(xué)與爆炸力學(xué)領(lǐng)域。
在此案例中，模型包含為方形破片與纖維復(fù)合材料板材，為了能夠表示不同鋪層方向的材料力學(xué)性能，對不同鋪層方向分別建模，為了節(jié)省計算量與計算時間，模型簡化為1/2模型，同時在板材與破片接觸的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，建立好的有限元模型如圖1所示。 在纖維復(fù)合材料板材法線方向上添加破片速度為500m/s。
圖 1 有限元模型
侵徹后的板材如圖2所示，破片接觸板材瞬間應(yīng)力云圖如圖3所示，
圖 2 侵徹后的纖維復(fù)合材料板材
圖 3 破片接觸板材瞬間應(yīng)力云圖
破片的速度曲線如圖4所示。
圖 4 破片速度曲線
最后，有相關(guān)需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯(lián)絡(luò)。
展開 基于LS-DYNA的復(fù)合材料內(nèi)聚力失效仿真（雙臂梁，隱式求解） ￥100
以DCB復(fù)合材料雙懸臂梁實驗為研究對象，基于LS-DYNA隱式算法+內(nèi)聚力單元（MAT138），給出了完整的k文件！
裂紋尖端的應(yīng)力云圖
內(nèi)聚界面的損傷演化
求解設(shè)置：
內(nèi)聚力單元采用了mat138
復(fù)合材料體系和幾何特征為：
AS4/PEEK carbon fiber reinforced composite was simulated and compared with available beam
theory solutions. The specimen length, L, is given in Fig. 6 and 20.0 mm wide with two, 2h, 1.55
mm-thick arms, the latter providing a mode mixity of G II /G T = 43% for the FRMM models. The
initial delamination length is a 0 = 35 mm. The material properties of the AS4/PEEK specimen are
as follows: E 11 = 120 GPa, E 22 = E 33 = 11 GPa, ν 12 = ν 13 = 0.32, ν 23 = 0.45, G 12 = G 13 = 5.5 GPa,and G 23 = 3.7 GPa. The properties of the interface are given in Table 3.
展開 
LS-DYNA人工智能多尺度計算技術(shù)及其在注塑成型復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用
圖中可以看到，非線性有限元計算與深度材料網(wǎng)絡(luò)計算得到的宏觀應(yīng)力應(yīng)變結(jié)果十分吻合，但是深度材料網(wǎng)絡(luò)的計算速度快得多，只需1秒鐘，而高保真有限元計算則需要花費30-40個小時。
基于DMN方法，LS-DYNA為短纖維增強復(fù)合材料開發(fā)出了一個DMN數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫內(nèi)包含訓(xùn)練好的深度材料網(wǎng)絡(luò)，且已被鏈接到LS-DYNA有限元求解器，可用于短纖維增強復(fù)合材料產(chǎn)品的多尺度結(jié)構(gòu)分析。
如圖所示，LS-DYNA提出了一種考慮制造流程過程對產(chǎn)品性能影響的仿真工作流程，在這個多尺度工作流程中，首先使用Moldex3D軟件開展注塑成型仿真，獲取復(fù)合材料部件中的纖維取向和體積分?jǐn)?shù)，然后使用LS-PrePost軟件將注塑模型上的纖維分布數(shù)據(jù)映射到LS-DYNA有限元模型，接著為纖維和基體分配基本材料屬性，在此之后 LS-DYNA求解器將調(diào)用訓(xùn)練好的深度材料網(wǎng)絡(luò)DMN，深度材料網(wǎng)絡(luò)將自動預(yù)測復(fù)合材料的宏觀響應(yīng)，以實現(xiàn)多尺度非線性結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析。
案例分析
近期LS-DYNA開發(fā)團(tuán)隊與日本HONDA公司和JSOL公司開展了研發(fā)合作，旨在將基于深度材料網(wǎng)絡(luò)的LS-DYNA求解器用于多尺度汽車碰撞仿真。假設(shè)前保險杠由短纖維增強復(fù)合材料制成，因為使用注塑成型工藝，纖維分布非常不均勻，正如這里的結(jié)果所示基于機器學(xué)習(xí)的方法能有效捕獲非線性彈塑性材料響應(yīng)，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重大變形，以及復(fù)合材料注塑成型制造流程，對產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)力學(xué)行為的影響。LS-DYNA能在大約30分鐘內(nèi)完成保險杠的非線性多尺度結(jié)構(gòu)力學(xué)分析，這與基于有限元的傳統(tǒng)多尺度方法相比速度顯著加快。
展開 LS-DYNA固定式鋼覆復(fù)合材料防船撞裝置防撞性能分析 ￥200
本文基于顯式動力分析軟件LS-DYNA，針對固定式鋼覆復(fù)合材料防船撞裝置開展碰撞仿真研究。通過建立1000噸級船舶精細(xì)化有限元模型、混凝土橋墩三維實體模型以及鋼覆復(fù)合材料防撞裝置多尺度耦合模型，模擬了船舶-防撞裝置-橋墩系統(tǒng)的碰撞動力學(xué)行為。重點分析了碰撞過程中防撞裝置的動態(tài)響應(yīng)特性，獲取了碰撞力時程曲線、能量吸收分布及結(jié)構(gòu)損傷演變規(guī)律。研究揭示了鋼覆層與復(fù)合材料芯層的協(xié)同耗能機制，量化了防撞裝置對碰撞沖擊力的衰減效果，明確了結(jié)構(gòu)塑性變形、復(fù)合材料分層破壞等損傷模式的空間分布特征。研究成果為評估防撞裝置防護(hù)效能、優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計參數(shù)提供了理論依據(jù)。
展開 LS-DYNA模擬鳥體撞復(fù)合材料平板模型 ￥19.89
鳥撞復(fù)合材料平板沖擊數(shù)值模型
鳥體：材料-MAT-9（SPH方法）；
復(fù)合材料靶板：MAT54/55；
沖擊過程如下：
鳥體應(yīng)力變化過程：
movie_1.gif
靶板應(yīng)力變化過程：
movie_000鳥撞復(fù)合材料板.gif
基于ls-dyna的復(fù)合材料管壓壓潰仿真 ￥150
數(shù)值仿真的實驗和仿真為如下這篇文章
得打的仿真動畫如下圖：
完整的k文件以及文獻(xiàn)見付費文件
