材料設計
關注創建者：車程彬 創建時間：2015-08-20
材料設計的視頻教程
CATIA一次性成功地設計由復合材料制成的高性能、已經過結構驗證的車輛零件
1、同時完成復合材料零件結構行為的設計和驗證，以發布高性能T&M 結構 2、將復合材料概念階段與高級結構仿真相集成，以實現高效的建模仿真工程方法 3、在整個 3D 注解中提供完整的復合材料產品定義
免費 3分鐘 27播放
查看
達索catia通過材料、人體、道具和環境等高度逼真的即用型可視內容，提高設計決策的性能
為所有設計人員和工程師實現快速、逼真的可視化，并通過現成的高質量內容加快工作流程 1、通過材料外觀、環境、人體和道具，為所有人提供簡單、可訪問、逼真的可視化效果 2、使用隨時可用于本地 CAD 數據的主富內容，利用集成可視化解決方案的全部功能 3、利用可根據您的需求調整的可用材料和典型環境、互補道具和人體，加快決策可視化并加速創意流程
免費 3分鐘 5播放
查看
材料設計的實例教程
1、復合材料的結構設計基礎:
復合材料本身是非均質、各向異性材料，因此，復合材料力學在經典非均質各向異性彈性力學基礎上得到迅速發展。
復合材料不僅是材料，更確切的說是結構。
2、固體力學：一次結構、二次結構、三次結構。
1）一次結構是指由基體和增強材料復合而成的單層材料，其力學性能決定于組分材料的力學性能、相幾何(各相材料的形狀、分布、含量)和界面區的性能
2）二次結構是指由單層材料層合而成的層合體，其力學性能決定于單層材料的力學性能和鋪層幾何(各單層的厚度、鋪設方向、鋪層序列)
3）三次結構是指通常所說的工程結構或產品結構，其力學性能決定于層合體的力學性能和結構幾何。
3、復合材料的設計：
1）結構設計：確定產品結構的形狀和尺寸；
2）鋪層設計：對鋪層材料的鋪層方案做出合理安排，決定層合板性能；
3）單層材料設計：正確選擇增強材料、基體材料及其配比，決定單層板的性能。
4、復合材料結構設計過程
1）復合材料結構設計是選用不同材料綜合各種設計（如層合板設計、典型結構設計、連接設計等）的反復過程；
2）需考慮的一些主要因素：結構質量、研制成本、制造工藝、結構鑒定、質量控制、工裝模具的通用性、設計經驗；
3）明確設計條件：如性能要求、載荷情況、環境條件、形狀限制等；
4）材料設計：包括原材料選擇、鋪層性能的確定、復合材料層合板的設計等；
5）結構設計：包括復合材料典型結構件（如桿、梁、板、殼等）的設計，以及復合材料結構（如剛架、硬殼式結構等）的設計。
5、復合材料結構設計條件：
1）結構性能要求：結構所能承受的各種載荷，確保在使用壽命內的安全；
提供裝置各種配件、儀器等附件的空間。
展開 （鋪層設計，或層合板性能設計）
結構設計——根據結構安全性計算分析確定結構尺寸和壁厚
二、復合材料結構設計基本方法
1）復合材料產品設計過程
2）復合材料產品設計的內容
◆性能（材料）設計
根據產品的技術要求和使用條件，對組分材料進行選擇、對復合材料的性能（包括力學性能、物理性能、化學性能等）進行設計。具體的內容包括增強材料、基體材料、功能輔助材料的選擇；組分比設計；鋪層設計等。（一次結構和二次結構設計）
◆結構設計（三次結構設計）
根據載荷、介質、環境條件，結合工藝與材料性能，通過計算分析與強度、剛度、穩定性校核，設計出不使產品發生破壞和過大變形的產品尺寸，既確保安全，又減少材料消耗。
◆工藝設計
針對產品的特點、性能要求和數量，選擇合適的成型工藝方法，使該產品不僅成型方便、質量穩定，而且成本較低。
在產品設計過程中，以上三個方面相互關聯，是一個有機的整體，必須同時進行。在材料設計時要考慮到其工藝性，結構設計中包含了材料設計，材料與結構往往在同一工藝過程中一次成型。
3）復合材料結構設計基本方法
A）結構計算方法
◆解析法（按設計標準進行設計）
考慮到材料的各向異性，通過適當的簡化，采用材料力學、結構力學、板殼力學的方法，或者完全復合材料力學方法，計算結構的受力與變形情況，從而確定結構的壁厚尺寸。
該方法簡便，易被工程界所接受。目前一些標準化的復合材料產品，其設計標準都是采用這種方法。但是，對于有些結構復雜的產品或異形結構產品，很難對產品結構進行整體計算分析。
展開 復合材料結構設計手冊
復合材料結構設計手冊.part01.rar
復合材料結構設計手冊.part02.rar
復合材料結構設計手冊.part03.rar
復合材料結構設計手冊.part04.rar
復合材料結構設計手冊.part05.rar
復合材料結構設計手冊.part06.rar
ESAComp軟件是專業的復合材料設計分析軟件系統 , 最初由歐洲航天局 (ESA) 發起 , 并由芬蘭赫兒辛基大學輕型結構材料實驗室開發完成。其目標為開發成一種可以在統一界面下包含所有復合材料分析和設計能力的軟件工具。ESAComp 具有基于微觀力學分析的廣泛的實體 / 夾層板分析、設計能力，而且它包含了針對單層板、層壓板、加筋板、梁和柱體，以及膠接和機械連接等等各種復合材料結構形式、連接形式的分析工具。具有同目前廣泛使用的各種有限元軟件包的交互接口，從而使 ESAComp 同設計過程實現了無縫結合。
ESAComp 是專業的復合材料設計分析工具，具有友好的圖形化用戶界面，多重分析和圖形化結果顯示，多級別的專業數據庫， 同目前廣泛使用的各種有限元軟件包的銜接能力，支持用戶定制的擴展功能。雖然該軟件起源于航空、航天領域，但是已經被開發成適用于復合材料研發人員的通用工具。
VISTAGY公司開發的FiberSIM是專門用于復合材料構件設計和制造的工具。在三維模擬環境中，工程師可以使用此軟件建立復合材料部件完整的數字產品定義。FiberSIM支持整個產品開發過程，還有多種材料的靈活設計方法和制造方法。該軟件可以模擬復合材料在復雜曲面上的變形，產生制造信息，這些信息包括文檔、平展模型和驅動下游生產設備所需要的數據。它支持包括手糊、模塑、預浸帶ESAComp軟件是專業的復合材料設計分析軟件系統 , 最初由歐洲航天局 (ESA) 發起 , 并由芬蘭赫兒辛基大學輕型結構材料實驗室開發完成。其目標為開發成一種可以在統一界面下包含所有復合材料分析和設計能力的軟件工具。
展開 來源 | Advanced Materials
01
背景介紹
通過設計熱學超材料的結構構型，可實現熱流的操縱與控制，從而獲得超常熱功能，如：熱隱身、熱集中、熱偽裝、熱旋轉等。熱學超材料設計涉及高維設計空間、多個局部極值、巨大計算成本，以及熱學屬性與單胞結構間多種對應關系等，這給熱學超材料的智能設計帶來了巨大的挑戰，因此，開發出自動、實時、可定制化地設計熱學超材料的方法十分重要。
02
成果掠影
近日，華中科技大學高亮教授團隊關于熱學超材料拓撲優化設計的最新研究成果提出了深度學習賦能的熱學超材料拓撲優化設計方法，實現了自由形狀熱學超材料的智能設計。設計的“熱隱衣”可屏蔽外部溫度場對器件內部物體的干擾，實現主動隔熱，可用于熱敏元器件的熱防護。該方法采用深度生成模型，將拓撲功能單胞概率表示在隱空間，根據熱學超材料的定制功能需求，可自動、實時地生成具有目標熱傳導張量的拓撲功能單胞，進而快速生成熱學超材料?；谏鲜鏊悸?，研究團隊設計了多種具有自由形狀、背景溫度獨立、全方向功能的熱隱身超材料，并通過數值仿真和熱學實驗驗證了其良好的熱隱身效果。該研究工作也為熱學超材料的智能設計提供了全新思路，可靈活實現不同背景材料、自由形狀和不同熱功能的熱學超材料的快速設計，解決了傳統熱學超材料設計中大規模有限元計算與反復優化迭代所帶來的計算效率低的難題，進一步推動了熱學超材料在航空航天、電子等領域的工程應用。相關研究成果以“Deep-Learning-Enabled Intelligent Design of Thermal Metamaterials”為題發表于《Advanced Materials》。
展開 
材料設計的相關專題、標簽、搜索
材料設計的最新內容
本文檔使用 Ansys 材料設計器展示四種不同類型的微觀結構及其對應的宏觀尺度材料性能：隨機單向纖維結構、體心立方顆粒結構、金剛石晶格結構和編織結構。
目標
理解微觀結構與宏觀尺度材料性能之間的關系
步驟
案例1：隨機單向纖維（木材）
1. 打開 Ansys Workbench，創建一個“材料設計器”組件。檢查單位。
2. 定義材料。
結語
本案例基于xtb軟件采用AIMD方法成功實現了富勒烯的形成模擬，為未來的富勒烯合成和材料設計提供了理論支持。隨著計算能力的不斷提升，我們有望在未來開發出更高效、更可控的富勒烯合成方法。
如果您對本案例感興趣，歡迎關注公眾號“320科技工作室”，獲取完整模擬案例與參數文件，或定制屬于您的個性化分子模擬方案！
設置優化參數：
· 目標體積分數：設置為0.3（即最終材料用量為設計空間的30%），設置如圖4所示。
圖4 體積分數約束設置
· 優化目標：以最小柔度作為優化目標，設置如圖5所示。
圖5 優化最小柔度設置
· 懲罰因子p：通常為3。
原始文獻：《Mechanical modelling of indentation-induced densification in amorphous silica》
該文章為了模擬非晶態二氧化硅的壓縮力學性能，把拉伸與壓縮分開處理：拉伸側采用熟悉的 von Mises 屈服，壓縮側則切換到 cap 屈服面。這樣的設計，正好對應了非晶二氧化硅在壓痕加載下“既會發生剪切塑性，又會發生永久致密化
然而，極其龐大的計算成本成為了將其推廣至宏觀工程部件，或進行大規模材料逆向設計的最大絆腳石 。
近期，固體力學頂級期刊JMPS（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）發表了一項極具突破性的研究成果，徹底顛覆了傳統的計算模式 。
相比僅觀察宏觀現象，分子動力學（MD）能在原子尺度直接揭示小分子的自組裝機理，直觀體現其自組裝過程，從而為藥物，納米材料設計提供理論依據。
本案例基于GROMACS軟件，模擬分析匹格列酮四聚體的分子自組裝過程。
300，000人次
主辦單位：勵展華博展覽（深圳）有限公司
咨詢電話：劉先生 131 6879 0627（微信同號）
展會地址：深圳市寶安區福海街道展城路1號--深圳國際會展中心（寶安新館）
展會概況
“深圳禮品、消費品包裝及印刷展”創辦于2020年10月，至今已成功舉辦12屆，展會專注消費品創新包裝,為禮品、食品、酒飲、消費電子、奢侈品、電商、跨境等行業提供可持續創新、新材料和設計最前沿的包裝解決方案
提升閥的節能認證依據哪些標準？28天前
提升閥的節能并非一個孤立的概念，而是一項貫穿于產品設計、材料選擇、智能控制及全生命周期的系統工程，節能認證的考量標準，主要圍繞以下四大維度展開。
這篇論文不僅是一份學術總結，更是一份面向未來的抗撕裂、抗疲勞高分子材料“設計指南”。它明確指出，理解并提升橡膠、凝膠等聚合物網絡的抗裂能力，關鍵在于把握兩個核心物理量：能量釋放率（Energy release rate, G） 與 斷裂內聚長度（Fractocohesive length）。
COMSOL中梯度Voronoi晶粒結構建模，可精準研究非均勻晶粒對力學、熱傳導及失效的多物理場影響，為高性能梯度材料設計提供理論依據，助力航空航天與電子領域應用，推動微觀-宏觀性能關聯研究。本案例介紹在COMSOL內建立大小尺寸梯度分布的晶粒結構模型。
