abaqus 纖維方向的案例
在HyperMesh中通過曲線定義材料方向（模擬纖維纏繞方向） ￥9.9
根據(jù)之前的帖子，復(fù)合材料坐標(biāo)系調(diào)整http://www.yqgqt.org.cn/content/post/1189958
我們知道了通過坐標(biāo)系、向量、以及角度的方式調(diào)整復(fù)合材料鋪層坐標(biāo)系（定義纖維0度方向），但是對于比較復(fù)雜的曲面，如果還是按照這種方式定義可能就不太準(zhǔn)確，如下：
如果圓球面是通過纏繞方式成型的，那么我們按照上圖，定義的方式就不正確，因此需要通過其他方式來進行定義：
本案例講解在HyperMesh中定義上述纏繞方式成型的復(fù)合材料方向：
復(fù)合材料纖維方向斷裂韌性的測量方法
熟悉Abaqus內(nèi)嵌的二維hashin漸進失效模型的同學(xué)都知道，在判斷損傷起始以后，需要依據(jù)材料的斷裂韌性對剛度進行退化，如下圖所示。
上述表格中的數(shù)據(jù)即為材料不同方向拉壓開裂時的斷裂韌性，在Hashin漸進失效模型中，四個斷裂韌性的數(shù)值分別用于求解四個失效位移值，如下圖所示。
以纖維方向拉斷為例，Gft為纖維方向拉斷對應(yīng)的斷裂韌性，XT為單向板0°方向的拉伸強度，根據(jù)這兩項就可以推出其失效位移為：
一般的，對于基體的斷裂韌性我們可以通過雙懸臂梁實驗（DCB實驗，參見標(biāo)準(zhǔn)ASTM5528）來測得I型斷裂韌性。或者通過ENF試驗來測得II型斷裂韌性。
DCB實驗示意圖
ENF實驗示意圖
目前在文獻或者試驗標(biāo)準(zhǔn)中看到的都是針對基體或者界面的測試方法，很少有人去測試垂直纖維方向斷裂時的斷裂韌性。
本文將簡單介紹一下沿纖維方向斷裂時的斷裂韌性測試方法，文獻中能夠查找到的大多都是基于CT和CC試樣，下圖所示是拉伸斷裂時的斷裂韌性測試方法及建議的試件尺寸，其參考的試驗標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E399。
CT試樣示意圖
類似的，當(dāng)測試壓縮斷裂韌性時，采用CC試樣，其參考試驗標(biāo)準(zhǔn)是ASTM E1820，如下圖所示。
CC試樣示意圖
纖維方向開裂時的斷裂韌性一般要遠(yuǎn)大于基體開裂時的斷裂韌性，例如，文獻中的纖維拉伸斷裂韌性大約在50-150N/mm之間，而基體斷裂韌性大約在0.2-1.5N/mm之間，相差可以達百倍。
上述實驗在實際操作過程中是很容易失敗的，因為基體強度很低，即使按照試驗標(biāo)準(zhǔn)建議的尺寸加工試件，在測試時，有可能會出現(xiàn)裂紋90°拐折，導(dǎo)致測不出纖維拉斷或壓斷時的斷裂韌性，因此對試件的加工要求很高，感興趣的可以嘗試一下，國內(nèi)測試這類數(shù)據(jù)的還是很少的。
展開 南京工業(yè)大學(xué)孫世鵬《JMCA》封面：基于靜電紡絲納米纖維制備耐有機溶劑納濾膜方向取得進展
日前，南京工業(yè)大學(xué)膜科學(xué)技術(shù)研究所孫世鵬教授團隊研發(fā)出一種新型耐溶劑納米纖維復(fù)合膜。實驗室基于高壓溶液靜電紡絲法制備支撐層，①通過化學(xué)交聯(lián)法在聚合物鏈間形成穩(wěn)定的交聯(lián)結(jié)構(gòu)以及在極性溶劑中的化學(xué)穩(wěn)定性；②通過采用靜電紡絲納米纖維基膜，利用其孔隙率高，孔道彎曲率低的特點降低基膜傳質(zhì)阻力，且納米纖維膜相對于傳統(tǒng)非對稱基膜而言具有非常良好的機械強度。
圖1. (a) 傳統(tǒng)非溶劑致相分離法制備的納濾膜致密皮層有較高的傳質(zhì)阻力，(b) 高壓靜電紡絲法制備的高通量復(fù)合膜為低彎曲率的貫通孔結(jié)構(gòu)，降低了基膜傳質(zhì)阻力。水合肼交聯(lián)法提高了聚丙烯腈材料在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
通過高壓溶液靜電紡絲法直接在接收器上堆積的納米纖維較為疏松，可以在高溫高壓下對其進行后處理以降低表面粗糙度。在水合肼溶液中進行化學(xué)交聯(lián)制備出有良好耐溶劑性能的改性PAN基膜，再通過界面聚合法制備得到聚酰胺選擇層。在特殊膜結(jié)構(gòu)的作用下，交聯(lián)PAN納米纖維基膜的機械強度要強于傳統(tǒng)相轉(zhuǎn)化PAN膜20倍，且由于其低膜阻的特點提高了交聯(lián)劑在膜內(nèi)的傳質(zhì)分散，提高了對膜主體交聯(lián)的均勻性，提高了聚丙烯腈基膜在極性溶劑中的穩(wěn)定性。
圖2. (a) 兩種交聯(lián)膜的物理外觀對比說明納米纖維膜在水合肼溶液中交聯(lián)程度更高,(b)兩種交聯(lián)膜的機械強度對比，(c) 高壓電場的誘導(dǎo)作用提高了PAN鏈段在纖維中的取向性， 使其具有了較高的機械強度。
在截留率相同的前提下，納米纖維復(fù)合膜的純水通量達到自制非對稱復(fù)合膜的9倍，顯示出納米纖維膜低膜阻的特性。納米纖維復(fù)合膜在溶劑體系中也具有良好性能，在不犧牲截留率的前提下，該膜在甲醇中能達到10LMH/BAR的通量，性能優(yōu)于相似條件下的多數(shù)文獻值。且在二甲基亞砜(DMSO)中運行約50小時仍然能夠保持較好的穩(wěn)定性，這表明納米纖維膜在有機溶劑體系中具有良好的應(yīng)用前景。
展開 彈丸侵徹碳化硅陶瓷/纖維復(fù)合材料靶板，對稱模型、復(fù)合材料鋪層、材料方向、粘結(jié)接觸、無反射邊界設(shè)置 ￥9.9
Ls-Dyna復(fù)合材料任意主方向定義（類似Abaqus離散化方向定義） ￥9.9
<p>對于擁有復(fù)雜曲面結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料薄板，通常需要定義一個變化的材料主方向，下面介紹在Lspp中如何定義。</p><ul><li>對于任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的平面，劃分網(wǎng)格后，每個網(wǎng)格的方向是根據(jù)節(jié)點坐標(biāo)得到的，總體上呈現(xiàn)隨機性。</li></ul><div contenteditable="false" width="100%">
<figure class="figure-image" data-img="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" style="text-align: center" data-regular="true">
<img src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202410/attachment/1c788f57a7554bab9067a3554e8759b0.png?
展開 ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度 ￥300
ABAQUS中帶預(yù)制裂縫XFEM的纖維混凝土開裂-纖維帶取向度（隨機、水平、垂直、特定取向度）
亮點：纖維的隨機分布角度對纖維混合基體整體性能的影響
開展帶預(yù)制裂縫的隨機亂向鋼纖維混凝土（SFRC）和定向鋼纖維混凝土(ASFRC)試件的三點彎曲靜載斷裂試驗。試件幾何尺寸如圖2.3所示，試件實際跨距L = 440 mm，試驗加載支座范圍內(nèi)有效跨距S = 400 mm，梁寬B = 100 mm，梁高D = 100 mm，跨中初始裂縫長度a0 = 40 mm，縫寬為2 mm。
展開 ABAQUS—鋼纖維梁四點彎，鋼纖維柱滯回分析
<p>在ABAQUS里，建立鋼纖維混凝土構(gòu)件（如鋼纖維梁、鋼纖維柱），建模方法一般分為<strong>整體式和分離式</strong>。</p><p>1，整體式建模，即不建立鋼纖維，采用鋼纖維混凝土的本構(gòu)（考慮受拉性能好），具體本構(gòu)計算可參考相關(guān)論文。</p><p>2，分離式建模，即通過Python代碼或者Matlab代碼，建立鋼纖維truss，然后把鋼纖維truss嵌入到混凝土實體中，以此來模擬鋼纖維混凝土的受力性能。</p><p><br></p><p>本文采用分離式建模，首先采用Python代碼生成鋼纖維truss，代碼可改變鋼纖維的長度、直徑、數(shù)量，以此實現(xiàn)不同鋼纖維的大小和體積率。
展開 ABAQUS中殼的材料方向
當(dāng)結(jié)構(gòu)一個方向的尺度（厚度）遠(yuǎn)小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應(yīng)力時，可以用殼單元進行模擬。在ABAQUS中具有兩種殼單元：常規(guī)的殼單元和基于連續(xù)體的殼單元。
與實體單元不同，每個殼體單元都使用局部材料方向。
1、默認(rèn)的局部材料方向
局部材料的1和2方向位于殼面內(nèi)，默認(rèn)的局部1方向是整體坐標(biāo)1軸在殼面上的投影，如果整體1軸垂直于殼面，則將整體3方向投影到殼面形成1方向，殼面的正法線方向為3方向，對于殼面內(nèi)的2方向，利用3x1=2方向（3方向叉積1方向）確定。即局部的1、2、3方向構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
然而，在更多的情況下，利用默認(rèn)的局部材料設(shè)置并不能順利完成定義，尤其是對于曲面、圓筒等結(jié)構(gòu)，而此時就需要利用其它方法定義合適的材料方向。
2、可變的材料方向
應(yīng)用局部的直角、圓柱或者球坐標(biāo)系，可以代替整體坐標(biāo)系，如下圖所示。定義局部坐標(biāo)系（x',y',z'）的方向，并使局部坐標(biāo)軸的方向與材料方向一致。為此，必須先指定一個最接近垂直于殼體的局部軸，以及繞該軸的旋轉(zhuǎn)量（如果需要）。ABAQUS按照坐標(biāo)軸的循環(huán)順序（1,2,3）及用戶的選擇將坐標(biāo)軸投影到殼體上，從而構(gòu)成材料的1方向。例如，如果選擇了x'軸，ABAQUS將y'軸投影到殼體上而構(gòu)成材料的1方向。由殼法線和材料1方向的叉積來確定2方向。
如果這些局部坐標(biāo)軸沒有建立理想的材料方向，就需要用到前面設(shè)置的繞軸轉(zhuǎn)動了。在將軸投影前，先按照該轉(zhuǎn)動量進行轉(zhuǎn)動，然后投影得到最終的局部材料方向。
abaqus中殼的局部材料方向.pdf
展開 ABAQUS中殼的材料方向
ABAQUS中殼的材料方向
當(dāng)結(jié)構(gòu)一個方向的尺度（厚度）遠(yuǎn)小于其它方向的尺度，并忽略沿厚度方向的應(yīng)力時，可以用殼單元進行模擬。在ABAQUS中具有兩種殼單元：常規(guī)的殼單元和基于連續(xù)體的殼單元。
與實體單元不同，每個殼體單元都使用局部材料方向。
1、默認(rèn)的局部材料方向
局部材料的1和2方向位于殼面內(nèi)，默認(rèn)的局部1方向是整體坐標(biāo)1軸在殼面上的投影，如果整體1軸垂直于殼面，則將整體3方向投影到殼面形成1方向，殼面的正法線方向為3方向，對于殼面內(nèi)的2方向，利用3x1=2方向（3方向叉積1方向）確定。即局部的1、2、3方向構(gòu)成右手坐標(biāo)系。
然而，在更多的情況下，利用默認(rèn)的局部材料設(shè)置并不能順利完成定義，尤其是對于曲面、圓筒等結(jié)構(gòu)，而此時就需要利用其它方法定義合適的材料方向。
2、可變的材料方向
應(yīng)用局部的直角、圓柱或者球坐標(biāo)系，可以代替整體坐標(biāo)系，如下圖所示。定義局部坐標(biāo)系（x',y',z'）的方向，并使局部坐標(biāo)軸的方向與材料方向一致。為此，必須先指定一個最接近垂直于殼體的局部軸，以及繞該軸的旋轉(zhuǎn)量（如果需要）。ABAQUS按照坐標(biāo)軸的循環(huán)順序（1,2,3）及用戶的選擇將坐標(biāo)軸投影到殼體上，從而構(gòu)成材料的1方向。例如，如果選擇了x'軸，ABAQUS將y'軸投影到殼體上而構(gòu)成材料的1方向。由殼法線和材料1方向的叉積來確定2方向。
如果這些局部坐標(biāo)軸沒有建立理想的材料方向，就需要用到前面設(shè)置的繞軸轉(zhuǎn)動了。在將軸投影前，先按照該轉(zhuǎn)動量進行轉(zhuǎn)動，然后投影得到最終的局部材料方向。
展開 abaqus模擬周期性邊界條件（單向纖維復(fù)材單胞） ￥19.89
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</figure><p class="ql-align-center">圖 21 單胞網(wǎng)格劃分</p><h1>3.施加邊界條件、載荷，設(shè)置分析步</h1><p class="ql-align-justify">為了得到纖維復(fù)合材料的宏觀彈性性能，我們需要知道其宏觀的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。要在一個方向上使其應(yīng)變不為零，其他的方向上應(yīng)變等于0，從而求得剛度矩陣的一列，我們通過三次施加這樣的邊界條件，最終得到整體的剛度。
展開 Abaqus技巧之變截面梁單元 附使用ABAQUS 生成纖維梁截面下載
在通用有限元abaqus中，實際上是存在變截面梁單元的，只是其定義方式較為隱蔽而不易被發(fā)現(xiàn)，本文給出在abaqus中定義采用變截面梁單元的定義方法。
（1）分別定義變截面梁兩端的profile
（2）建立梁section，選擇截面積分為before analysi，然后選擇截面沿長度變化為Tapered，接著指定start 端和 end 端的profile，并輸入相應(yīng)的材料屬性。（如果是B31和B32單元需要定義橫向剪切剛度，一般在1e10左右數(shù)量級，也可參考幫助文檔的公式進行具體計算，如果需要輸出梁截面的應(yīng)力，則還需要定義output points坐標(biāo)作為應(yīng)力輸出的位置）
其他按照普通梁單元的方式進行定義即可，以上就是定義變截面梁單元的具體步驟，使用變截面梁單元需要注意以下幾點：
（a）即使是變截面梁單元首端和末端截面不能相差太大，如果兩端面積或者慣性矩之比大于10.0，則軟件會報錯表明截面相差太大。
（b）變截面梁單元截面剛度積分只能基于變形前積分。
（c）對于一個幾何梁被劃分為多個梁單元的情況下，需要對每個梁單元分別指定不同的section，如果只定義整個幾何梁的首端和末端，可能會使得實際的梁截面是“鋸齒形”，如下圖所示：
下載地址：使用ABAQUS 生成纖維梁截面
展開 
ABAQUS喵星人教你看懂不同類型單元的應(yīng)力方向
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</figure>
</figure><p><br></p><p class="ql-align-center"><strong>3.Beam單元</strong></p><p>Beam單元常被用于筋以及纖維梁柱的模擬，與桁架單元不同的是Beam單元必須在前處理中指定截面方向，如圖所示。此時1軸與2軸方向為剖面的1軸與2軸方向，而在后處理的應(yīng)力張量中，1方向代表著軸向，且無22和33方向的應(yīng)力分量，這種前后處理符號不一致的情況一定要小心。
展開 ABAQUS圓柱體纖維重力堆積3D模型
在ABAQUS內(nèi)建立纖維在重力作用下的堆積模式有助于深入理解自然和人造纖維系統(tǒng)中的堆積機制。這對于優(yōu)化材料結(jié)構(gòu)、提高材料性能至關(guān)重要。本案例介紹如何在ABAQUS內(nèi)建立圓柱體纖維重力堆積三維模型。
首先采用CAD纖維密堆積3D插件，通過圓柱體重力堆積算法在CAD內(nèi)建立三維圓柱堆積模型，不同參數(shù)的纖維CAD已進行分圖層繪制，方便批量管理。
插件可對纖維的堆積過程進行可視化展示。
對不同圖層的纖維分別導(dǎo)出為iges格式文件，并導(dǎo)入到ABAQUS軟件內(nèi)建立部件。
將三個纖維部件進行裝配。
可對不同種類的纖維分別進行材料設(shè)置。
以及對纖維堆積模型進行網(wǎng)格劃分。
展開 Abaqus廢棄纖維再生骨料
三維——廢棄纖維再生骨料
可控參數(shù)：模型尺寸，顆粒占比，級配范圍（體積分?jǐn)?shù)+顆粒大?。?，可加邊界（一層及以上均可），取代率可控，纖維尺寸、長度、占比可更改。
投放比例根據(jù)級配會有所變化。有需要可添加QQ：1511646430
Abaqus三維隨機纖維插件 ￥99
插件功能
纖維生成范圍可指定，纖維可以按線條和圓柱兩種方式生成，纖維半徑、長度、數(shù)量與纖維之間的距離可控，也可指定纖維外部與基體框的距離，同時可以控制纖維的角度隨機范圍。
3. 注意事項
如果需要更多功能，可以私信我或者聯(lián)系QQ1511646430進行開發(fā)。如果發(fā)現(xiàn)類似插件，可仔細(xì)對比或者咨詢一下功能奧。
