復合材料、CAE分析、力學
關注創建者：fuyushui 創建時間：2015-10-28
復合材料、CAE分析、力學的視頻教程
力學方向知識點總結，包含理論力學材料力學彈性力學復合材料力學有限元分析等
本課程圍繞力學方向核心知識體系展開，系統總結理論力學、材料力學、彈性力學、復合材料力學以及有限元分析等重要內容，旨在幫助學員從整體上梳理專業知識脈絡，建立更加完整、清晰的力學知識框架。課程不僅關注各門課程的基礎概念與核心理論，也強調不同知識模塊之間的內在聯系，使學員能夠從“單點學習”走向“系統理解”。 在學習過程中，很多同學會遇到知識點零散、課程之間銜接不清、學過后難以融會貫通等問題。
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【技術鄰直播四場】ABAQUS復合材料分析培訓-一次掌握Abaqus各類復合材料結構建模與分析
直播內容簡介： 第一場直播內容為： 1.傳統復合材料結構建模方式介紹 2.Composite layup快速建模 第二場直播內容： 9月15日 1.復合材料加筋板結構建模分析（3種加筋方式） 2.蜂窩夾層結構建模與分析：等效彈性常數建模/蜂窩細節建模 3.圓柱坐標系/離散坐標系在復合材料建模中的應用 第三場直播內容： 9月22日
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復合材料、CAE分析、力學的實例教程
平時，每天都有很多讀者發來微信消息咨詢有關復合材料力學分析方面的問題，因時間靜力有限，不能逐一答復。為了答謝廣大粉絲對君莫的支持，特推出讀者答疑活動，每周末開展復合材料力學以及Abaqus復合材料分析相關的答疑交流活動。
活動時間：長期展開，選擇周內或周末晚上開始，具體時間將在微信群或者QQ群中提前通知
參與條件：君莫文章讀者，視頻課程讀者以及參加過線下培訓的學員均可以參與。
答疑范圍：復合材料力學、Abaqus復合材料分析、復合材料強度理論、Abaqus子程序開發、Abaqus python二次開發等。
特殊說明：每期討論時間約1-2個小時，根據問題多少適當調整，有需要答疑者請提前準備好問題，以word文檔形式提交，文檔中請盡量將背景、問題點、關注點描述清楚，因時間有限，每一期僅選擇有代表性的問題進行講解，答疑活動僅限于為大家提供解決方案和思路，不涉及具體的建模或編程操作。
本活動長期開展，有意參與者請添加微信mech_of_comps，備注“讀者答疑”。
再次感謝各位讀者對君莫的關注與支持。
展開 引言
本文將簡要介紹宏觀尺度下的復合材料單層板的相關分析方法。
本文開始，會牽涉到一些公式，文章會盡量減少那些不影響對內容理解的公式；并且對列出的公式，讀者也可以學著怎么看這些公式；結合定義和論述的思路，公式的結構形式是遠遠重要于它的具體內容的。
單層板
復合材料宏觀力學主要圍繞層合板展開，而單層板是層合板的特殊情況，也是層合的基本組成單元。因此，在討論層合板之前，需要對單層板的宏觀力學進行討論。
這里我們僅針對厚度相對比較薄的單層板進行宏觀力學分析，即可以視作平面應力問題進行處理；并且我們主要討論正交各向異性材料；而事實上，大多數的單層板都符合這些原則。
本文主要從以下幾個方面介紹：
單層板的應力-應變
單層板任意方向的應力-應變
正交各向異性單層板的強度理論
單層板的應力-應變
平面應力問題針對很薄(厚度尺寸遠小于長寬尺寸)的等厚度板，并且只在板邊上受有平行于板面并且不沿厚度變化的面力，體力也平行于板面且不沿厚度變化；因此近似認為
對于正交各向異性材料主方向的本構關系為（柔度矩陣形式）
剛度矩陣與柔度矩陣互逆，則剛度矩陣形式為
對于正交各向異性材料，存在4個獨立的工程參數。
這里需要額外說一下，如果拿完整的矩陣處理（即考慮平面外的第三個方向），柔度矩陣求逆會得到稍微有些不同的剛度矩陣C；矩陣C會略大于Q，這是由于平面應力的處理方式；因此，Q在一些場合被稱為折減剛度矩陣。在大多數情況下，不需要對此做過多的關注。
展開 引言
復合材料的定義有多種，大體而言，指的是兩種或多種不同性質的材料用物理和化學方法在宏觀尺度上組成具有新性能的材料。
本系列大體上參考《復合材料力學》，沈觀林等著，清華大學出版社。
文章盡量少地牽涉數學公式，以概念和觀點為主，并在最后增加了一些案例，說明復合材料力學是如何進行分析的。
本人在復合材料力學分析的水平和經驗水平有限，希望大家能一起學習討論。
基本概念
復合材料這個概念并不新鮮，人類很早就開始使用復合材料，如古代使用的土坯磚就是由黏土和稻草（或麥稈）組成；此外，我們熟知的鋼筋混凝土、膠合板等，都是復合材料。
復合材料從應用的角度大致可以分為2類：
功能復合材料，如導電、耐高溫燒蝕、磨阻等；
結構復合材料，作為一種結構件，具有高比強度或比剛度，我們這個系列主要討論的就是這類復合材料。
基本分類
結構復合材料由基體材料和增強材料兩部分組成：
基體材料，主要起到連接、固定、傳遞、保護等作用，通常由樹脂、金屬和非金屬；
增強材料，核心作用，提供材料的剛度和強度。
復合材料相比金屬材料，復雜得多，具有很多特點，并且可設計。
展開 【邀請函】
各有關單位：
當前，以輕質及復合材料為主體的新材料作為國民經濟先導性產業和高端制造的關鍵保障，是各國戰略競爭的焦點。隨著《中國智能制造2025》的深入實施，輕質及復合材料對制造業創新、經濟發展的影響和技術導向性正在日趨顯露。工業品材料的輕量化、環保化和高安全性，已成為制造企業應對經濟競爭和環境挑戰的必備利器。復合材料領域的技術發展，對制造業產品性能提升、產品外觀精致化、產品成本降低、產品安全性提高等，更是有著重要的現實意義。
CAE仿真分析對于設計輕質及復合材料結構，模擬復合材料物理特性，解決異種材料連接、復現及避免材料失效等方面有著重要影響。透過復合材料的優化分析，牽引CAE仿真向產品研發的深度發展，提高用戶端的CAE能力和水平，進而產生更多的CAE工程仿真需求。基于復合材料的數字仿真技術，對于CAE模擬分析既是挑戰也是機遇。
中國CAE工程分析技術年會(簡稱中國CAE年會)是我國虛擬仿真技術領域一年一屆規模和影響最大、層次最高的專業技術會議，被業界譽為仿真技術領域的“奧斯卡”盛會。十多年來，已有來自航空、航天、汽車、機械、船舶、兵器、電子、土木工程、石油化工、生物技術、教育等行業近萬人次進行了深入研討和交流。為增強輕質及復合材料產品研發能力、縮短開發周期、提高設計質量及優化開發流程、降低開發成本，進一步搭建交流平臺，促進企業、科研院所、高等院校之間的交流與合作，經研究，定于2018年11月29—30日在蘇州市舉辦第 14 屆中國CAE工程分析技術年會輕質及復合材料專題論壇。本次會議由中國機械工程學會機械工業自動化分會、中國力學學會產學研工作委員會、中國塑料加工工業協會注塑制品專業委員會主辦，北京諾維特機械科學技術發展中心承辦。
特致此函，誠邀參加！
展開 文 / 蘇格拉偉
對于復合材料的力學分析和研究大致可分為材料力學和結構力學兩大部分，習慣上把復合材料的材料力學部分稱為復合材料力學，而把復合材料結構(如板、殼結構)的力學部分稱 為復合材料結構力學，有時這兩部分也統稱為復合材料力學。復合材料的材料力學部分按采用力學模型的精細程度可分為細觀力學和宏觀力學兩部分，下面分別說明這三種力學分析方法的基本特點。
1. 細觀力學
它從細觀角度分析組分材料之間的相互作用來研究復合材料的物理力學性能。它以纖維和基體為基本單元，把纖維和基體分別看成是各向同性的均勻材料，根據材料纖維的幾何形狀和布置形式、纖維和基體的力學性能、纖維和基體之間的相互作用(有時應考慮纖維和基體之 間界面的作用)等條件，來分析復合材料的宏觀物理力學性能。這種分析方法比較精細但相當復雜，目前還只能分析單層材料在簡單應力狀態下的一些基本力學性質，例如材料主軸方向的彈性常數及強度。
此外，由于實際復合材料纖維形狀、尺寸不完全規則和排列不完全均勻，制造工藝上的差異和材料內部存在空隙、缺陷等，細觀力學分析方法還不能完全考慮材料的實際情況，需進一步研究。以細觀力學分析復合材料性質，在復合材料力學的學科范圍內是不可缺少的重要組成部分，它對研究材料的破壞機理、提高復合材料性能、進行復合材料和結構設計 將起到很大作用。
ANSYS和ABQAUS都可以建立復合材料細觀模型，進行相關的研究。
2. 宏觀力學
它從材料是均勻的假定出發，只從復合材料的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。它把單層復合材料看成均勻的各向異性材料，不考慮纖維和基體的具體區別，用其平均力學性能表示單層材料的剛度、強度特性，可以比較容易地分析單層和疊層材料的各種力學性質，所得結果較符合實際。宏觀力學的基礎是預知單層材料的宏觀力學性能，如彈性常數、強度等。
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Abaqus復合材料鉚接有限元仿真分析，
上層碳纖維復合材料，內插0厚度cohesive以模擬層間分層，下層AL
自沖鉚接三維模型，動態顯示分析，可提供cae，inp、VUMAT，odb文件，含變形云圖、應力云圖，結果清晰，適合初學者學習參考！
針對傳統商業有限元在處理變剛度復合材料（VSCL）與變厚度幾何時存在的網格畸變、計算耗時長、非線性極易發散等痛點，本人開發了一套基于 MATLAB 的高階半解析氣動彈性求解器。
本求解器直接基于連續介質力學方程進行離散，可實現復合材料板殼/懸臂翼面的極速參數掃描與深區非線性分岔追蹤。現分享部分計算結果，并承接相關復雜工況的定制計算與數據圖表輸出。
一、 核心理論框架
結構本構
在航空航天、新能源汽車、風電等高端制造領域，纖維增強聚合物基復合材料憑借高比強度、高比模量、輕量化等優異特性，成為推動產業升級的核心材料。但這類材料存在一個關鍵短板——對沖擊損傷異常敏感：微小的面外沖擊（如冰雹撞擊、工具墜落、碎石撞擊），就可能在材料內部造成分層、基體裂紋等難以目視察覺的損傷，進而大幅降低其承載能力，嚴重威脅結構安全。
在此背景下，“沖擊后壓縮”（Compression
可以指導交流互相學習
為什么使用壓縮成型模擬?
壓縮成型為塑料在高溫高壓的條件下被擠壓進預熱的膜腔中直到固化的成型過程。其制程可用于大量生產且達到低成本的制模，適用于具有復雜外觀、高強度或抗高沖擊性的產品。
壓縮成型能夠快速生產復雜的復合材料部件，Moldex3D支持許多不連續的且常用于壓縮成型的FRP材料，包含熱塑性材料GMT、LFT-G、LFT-D；也支持熱固性材料，例如SMC、BMC材料。
模擬挑戰
圖1 汽車底護板
隨著全球汽車產業向電動化、智能化加速轉型，新能源汽車的底部安全防護已成為決定產品可靠性與市場競爭力的核心要素之一。面對復雜的真實路況——從城市道路的減速帶到非鋪裝路面的碎石與凸起——作為動力電池“第一道物理防線”的底護板，其性能直接關系到整車的安全底線。
圖2 高分子復合材料與鋁鎂合金材料的對比
傳統的金屬防護方案雖然可靠，但過大的重量已成為阻礙車輛續航里程提升的
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Abaqus纖維復合材料層合板多次落錘沖擊仿真模型!采用多分析步的方式實現！
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內插0厚度cohesive單元以模擬分層
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機織復合材料細觀損傷分析仿真6個月前
機織復合材料
猶記得研究生面試，老師問我知不知道你導師是研究什么方向的。
這題我有準備，遂答：先進復合材料。先進這個詞我還刻意加重了語氣。
其實當時來說，先進在哪我是一概不知。本文就以機織復合材料為題，看看先進復合材料力學性能的常用研究方法。
目前工業上用的最多的一種復合材料結構是層合板。它像千層底布鞋那樣，由很多層纖維布堆疊而成。每一層的纖維絲都有一個特定的角度，通過調整這個角度
高性能復合材料（尤其是航空、航天、汽車和風電結構中的碳纖維復合材料（CFRP, Carbon Fiber Reinforced Polymer））的核心研究方向。下面我給出一個科研和工程設計層面系統化的總結，包括研究方向 、算法、軟件、硬件配置推薦。
一、主要研究方向
碳纖維復合材料的研究主要分為材料設計、力學性能分析、制造工藝與結構仿真、失效與壽命預測四大類：
海上及陸上低風速風電的發展促使風電葉片的長度和根部直徑急速增大，隨之而來的是超大型葉片根部灌注銀紋問題的產生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問題主要發生在樹脂灌注固化過程。本文通過研究調整葉片根部樹脂灌注固化產生的內應力，減緩葉片后固化過程的內應力釋放，有效地解決了大型風電葉片根部的灌注銀紋問題。
1. 現狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問題
銀紋，一般指在玻璃態聚合物或某些半結晶性聚合物及環氧樹脂中
