梯度功能材料建模
關(guān)注創(chuàng)建者：淵魚 創(chuàng)建時(shí)間：2022-07-03
梯度功能材料建模的視頻教程
Altair HyperWorks 建模及可視化新功能介紹
HyperWorks包含一流的建模、線性和非線性分析、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、流體和多體動(dòng)力學(xué)仿真、電磁兼容性和天線布局、可視化和數(shù)據(jù)管理解決方案。 您關(guān)注Altair哪些產(chǎn)品，需要哪些視頻分享，可以留言在線討論，您的意見與建議是我們進(jìn)步的關(guān)鍵~
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Ansys Discovery SpaceClaim多功能高效3D建模工具介紹
Ansys Discovery SpaceClaim多功能高效3D建模工具介紹 適用人群：本課程面向有仿真需求的設(shè)計(jì)工程師以及仿真工程師。 Ansys Discovery SpaceClaim多功能高效3D建模工具介紹（免費(fèi)）【已結(jié)束】 直播時(shí)間：2020-06-16 19:30 Discovery SpaceClaim是Ansys旗下一款多功能高效快速的3D建模工具。
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梯度功能材料建模的實(shí)例教程
FGM概念
FGM是功能梯度材料（Functionally graded materials）的英文簡(jiǎn)稱，也被稱為梯度功能材料。功能梯度材料(FGM)是一種新型非均勻復(fù)合材料,是由性能不同的兩種或多種材料復(fù)合成組分和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)連續(xù)梯度變化的材料。它要求功能、性能隨內(nèi)部位置的變化而變化，以實(shí)現(xiàn)功能梯度的材料。
從本質(zhì)上來講，F(xiàn)GM是一種比較特殊的復(fù)合材料。
在自然界也有許多功能梯度材料的例子，如竹子、貝殼、骨骼等。
FGM構(gòu)建
本文采用COMSOL軟件進(jìn)行FGM模型的構(gòu)建，以下表現(xiàn)三種不同形式的功能梯度材料模型：
粒徑均勻變化
雙材料擴(kuò)散
變粒徑分布
建模教程
在COMSOL內(nèi)建立功能梯度材料可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方式，這里用到了CAD建模插件。
插件下載：
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
展開 CAD球體功能梯度材料3D插件 ￥1999
插件介紹
CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內(nèi)建立大小呈現(xiàn)梯度分布的球體及長(zhǎng)方體孔隙三維模型。
功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長(zhǎng)方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結(jié)構(gòu)材料建模。
插件支持設(shè)置上小下大、上大下小兩種球體的梯度分布模式，及隨機(jī)排布的非梯度模式。插件內(nèi)置的動(dòng)力學(xué)堆積算法可模擬實(shí)際工程中不同粒徑顆粒投放順序下的堆積效果。
插件可設(shè)置三組球體粒徑范圍，并可指定球體間的最小間距參數(shù)，可用于生成多種不同形態(tài)的梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型。
使用須知
1、插件使用需注冊(cè)，售價(jià)為單機(jī)許可價(jià)格；
2、插件兼容Windows系統(tǒng)，運(yùn)行需要安裝AutoCAD（2010~2025及以上版本均可使用）。
3、售后及技術(shù)支持請(qǐng)聯(lián)系微信：AbyssFish_LJR，或QQ：1135122921。
樣圖實(shí)例
可下載插件生成的模型樣圖，并進(jìn)行其他軟件的導(dǎo)入測(cè)試及模擬。（CAD2010文件）
球體功能梯度材料3D樣圖.rar
展開 梯度功能材料（Functionally Graded Materials, FGMs）是一種先進(jìn)的復(fù)合材料，其特點(diǎn)是材料的組成、結(jié)構(gòu)以及孔隙率等特性在某個(gè)方向上呈現(xiàn)連續(xù)或階梯式的漸變。這種變化使得FGM的物理和化學(xué)性能在同一方向上也呈現(xiàn)出相應(yīng)的連續(xù)梯度變化。
ANSYS Workbench內(nèi)建立梯度功能材料模型可以采用CAD功能梯度材料2D插件建模后導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行即可在AutoCAD內(nèi)建立梯度分布的隨機(jī)圓形模型。
在CAD內(nèi)將FGM模型構(gòu)建實(shí)體后導(dǎo)出為IGES格式文件。
將模型導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。
可對(duì)梯度模型進(jìn)行后續(xù)分析模擬。
CAD 功能梯度材料（FGM）2D插件
https://www.yqgqt.org.cn/post/1874171
展開 功能梯度材料（FGM）作為一種新型復(fù)合材料，通過材料內(nèi)部成分或微觀結(jié)構(gòu)的梯度變化，優(yōu)化特定性能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，被廣泛應(yīng)用于高溫防護(hù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生物醫(yī)學(xué)、光電設(shè)備等領(lǐng)域。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立功能梯度材料模型。
首先采用CAD 功能梯度材料2D插件建立大小呈現(xiàn)梯度分布的AutoCAD模型。
將圓形部分通過拉伸生成三維模型。
同樣將矩形拉伸為三維，并與生成的三維圓柱進(jìn)行差集操作。并將兩個(gè)模型分別導(dǎo)出為iges格式文件。
在ABAQUS內(nèi)將兩個(gè)模型以部件的形式導(dǎo)入。
裝配到一起。
插件也可生成中心梯度分布的模型。
或兩種不同的材料在擴(kuò)散狀態(tài)下產(chǎn)生的梯度分布模型。
展開 本案例介紹在COMSOL建立功能梯度材料FGM幾何模型，并研究激光在通過梯度材料時(shí)的反射情況。
梯度材料模型采用CAD Voronoi FGM V1.0插件生成，CAD模型生成后只保留綠色圖層內(nèi)容作為梯度材料的反射界面。
在AutoCAD內(nèi)將圖紙另存為dxf格式文件，并將模型導(dǎo)入到COMSOL內(nèi)，新建矩形與導(dǎo)入部件進(jìn)行差集操作，建立梯度材料幾何模型。
對(duì)模型設(shè)置材料并劃分網(wǎng)格。
選擇二維幾何光學(xué)研究，左側(cè)邊界設(shè)置從邊界釋放，射線方向沿x軸正方向，將除右側(cè)邊界外的其他邊界全部設(shè)置為鏡面反射。
進(jìn)行計(jì)算并查看光線在梯度材料中的反射現(xiàn)象。
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梯度功能材料建模的最新內(nèi)容
復(fù)合材料多尺度力學(xué)仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當(dāng)纖維端面與基體表面未能完全共面時(shí)，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)投影誤差。這些問題在手動(dòng)腳本處理時(shí)出錯(cuò)的概率較高。
針對(duì)上述情況，基于Abaqus環(huán)境開發(fā)了Periodic RVE Generator插件，對(duì)纖維生成
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QuantumATK
QuantumATK是一套完整的原子級(jí)仿真工具包，由全球領(lǐng)先的原子尺度建模專家團(tuán)隊(duì)開發(fā)并提供技術(shù)支持。QuantumATK通過在新材料篩選過程中實(shí)現(xiàn)更高效的仿真工作流程，顯著減少材料研發(fā)時(shí)間與成本。這些工作流程可替代或指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，來選擇和優(yōu)化產(chǎn)品系統(tǒng)中的材料。
QuantumATK提供先進(jìn)的圖形用戶界面與獨(dú)特的方法完備性，使用戶能夠在一個(gè)集成框架內(nèi)計(jì)算各種基本材料屬性
COMSOL二維梯度Voronoi晶粒建模1個(gè)月前
COMSOL中梯度Voronoi晶粒結(jié)構(gòu)建模，可精準(zhǔn)研究非均勻晶粒對(duì)力學(xué)、熱傳導(dǎo)及失效的多物理場(chǎng)影響，為高性能梯度材料設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)，助力航空航天與電子領(lǐng)域應(yīng)用，推動(dòng)微觀-宏觀性能關(guān)聯(lián)研究。本案例介紹在COMSOL內(nèi)建立大小尺寸梯度分布的晶粒結(jié)構(gòu)模型。
首先通過AutoCAD軟件繪制矩形模型外邊框線，模型外邊框應(yīng)當(dāng)在“0”圖層上繪制，
我研究生的小方向就是立體織物復(fù)合材料。盡管剛畢業(yè)改換到CFD領(lǐng)域的工作，但是我仍然對(duì)一個(gè)東西充滿執(zhí)念。
那就是通過代碼參數(shù)化生成織物復(fù)合材料的細(xì)觀模型，就像英國諾丁漢大學(xué)的TexGen那樣。
盡管那時(shí)候代碼水平還比較基礎(chǔ)，但就是這個(gè)執(zhí)念讓我不斷研究在數(shù)值仿真中網(wǎng)格到底應(yīng)該如何表達(dá)，幾何如何轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格，有了網(wǎng)格應(yīng)該如何渲染，如何把復(fù)雜的織造參數(shù)和網(wǎng)格構(gòu)建聯(lián)系起來。
Moldex3D模流分析之跨模組材料支持與提高功能觸及率6個(gè)月前
可靠的成型模擬分析結(jié)果仰賴完整且正確的材料參數(shù)，因此評(píng)估和管理材料時(shí)需要直覺及友善的檢索接口。 Moldex3D提供完整且精確的材料數(shù)據(jù)，并搭配新一代材料精靈友善的用戶操作接口和更全面的材料檢索功能，方便用戶快速評(píng)估和管理材料，進(jìn)而提升模擬流程的效率和分析結(jié)果的品質(zhì)。
圖1 Moldex3D材料精靈具備流暢的使用性與高分辨率等優(yōu)勢(shì)提供便利的材料管理服務(wù)
跨模組材料支持與提高功能觸及率
以前做材料本構(gòu)和細(xì)觀建模的時(shí)候，第一個(gè)攔路虎就是建模。尤其是機(jī)織編織類的材料，需要搞懂一系列織造參數(shù)，才可能完成三維模型創(chuàng)建。這還不算完，搞完模型還要繼續(xù)弄網(wǎng)格，一旦需要研究幾何參數(shù)變化規(guī)律，上述的過程又得整一遍。
即便后面我已經(jīng)很熟練了，這個(gè)過程仍然需要花費(fèi)很多時(shí)間。那個(gè)時(shí)候我就在想，以后要是能自己搞一個(gè)參數(shù)化建模工具就好了。
后來做項(xiàng)目多了，發(fā)現(xiàn)不僅是細(xì)觀結(jié)構(gòu)
前文我們介紹了基于“厚度”推進(jìn)策略生成網(wǎng)格，并自動(dòng)定義鋪層、材料的層合板建模算法。
為了提高展示度，同時(shí)也是方便給別人使用。我們可以開發(fā)一個(gè)界面，并封裝成一個(gè)軟件。
作為一個(gè)小的案例，同樣采用MATLAB實(shí)現(xiàn)。
很多人都用過MATLAB的GUI模塊，然而這個(gè)東西適合做一些小的工具，稍微復(fù)雜一點(diǎn)的功能，就完全無法開展。
GUI模塊
一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子
在當(dāng)今追求高性能與可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域，復(fù)合材料正成為越來越多行業(yè)的首選材料。其卓越的比強(qiáng)度、比模量、耐腐蝕性和高度可設(shè)計(jì)性，使其在航空航天、汽車制造、電子設(shè)備等行業(yè)中逐漸取代傳統(tǒng)金屬材料。然而，傳統(tǒng)的復(fù)合材料分析方法難以準(zhǔn)確捕捉材料微觀結(jié)構(gòu)對(duì)宏觀性能的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)中不得不引入較大安全系數(shù)，既增加成本又限制材料性能發(fā)揮。但現(xiàn)在，一款名為 Digimat 的軟件徹底改變了這一局面。
Digimat
ABAQUS用戶手冊(cè)及關(guān)鍵詞參考指南：初學(xué)者必備6件套
1材料卷
2單元卷
3分析卷
4指定條件、約束與相互作用卷
5介紹，空間建模，執(zhí)行與輸出
6工具包
7Abaqus關(guān)鍵詞參考指南
