ansys 復(fù)合材料仿真的案例
北鯤云超算平臺直播 | 基于Ansys-Workbench-ACP復(fù)合材料仿真分析
北鯤云在9月29日，邀請從事復(fù)合材料行業(yè)多年的江華軍老師做客北鯤云講堂，為大家分享了基于Ansys-Workbench-ACP復(fù)合材料仿真分析。
江老師主要方向為復(fù)合材料測試，復(fù)雜造型建模，復(fù)合材料靜、動力學(xué)及成型工藝仿真。
簡單回顧概括一下直播內(nèi)容為：
復(fù)合材料簡介
ANSYS-workbench-ACP軟件介紹
基于ANSYS復(fù)合材料實例仿真分析
Ansys-workbench-ACP：ACP支持基于Python腳本語言，結(jié)合Excel實現(xiàn)快速建模，提供效率。
比起概念，相信大家更想要接觸實例，江老師也為我們演示了基于ANSYS復(fù)合材料實例仿真分析。
例：沖浪板靜強(qiáng)度分析（采用ansys2021R2版本
分析流程
1 材料屬性添加
2 Mechanical界面幾何和網(wǎng)格設(shè)置
3 坐標(biāo)系、方向選擇集、鋪層定義
4 邊界條件、載荷和求解
5 結(jié)果后處理
詳細(xì)的案例講解結(jié)束后，老師也展示了在北鯤云超算平臺上進(jìn)行計算的便利之處。
想要觀看完整視頻的朋友可以找找我們的B站賬號即可！
展開 ANSYS復(fù)合材料仿真分析及其在航空領(lǐng)域的應(yīng)用
二.ANSYS復(fù)合材料仿真技術(shù)及其在航空領(lǐng)域應(yīng)用
復(fù)合材料具有各向異性、耦合效應(yīng)、層間剪切等特殊性質(zhì)，因此復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的精確仿真，已成為現(xiàn)代航空結(jié)構(gòu)的迫切需求。
許多CAE程序都可以進(jìn)行復(fù)合材料的分析，但是大多程序并沒有提供完備的功能，使復(fù)合材料的精確仿真難以完成。如有些程序不提供非線性分析能力，有些不提供層間剪切應(yīng)力的求解能力，有些不提供考慮材料失效破壞繼續(xù)計算能力等等。ANSYS作為一款著名的商業(yè)化大型通用有限元軟件，廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域，為飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)分析提供了完整精確的解決方案。
1.復(fù)合材料的有限元模型建立針對飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的復(fù)合材料層合板、梁、實體以及加筋板等結(jié)構(gòu)類型，ANSYS提供一種特殊的復(fù)合材料單元———層單元，以模擬各種復(fù)合材料，鋪層數(shù)可達(dá)250層以上，并提供一系列技術(shù)模擬各種復(fù)雜層合結(jié)構(gòu)。復(fù)合材料層單元支持非線性、振動特性、熱應(yīng)力、疲勞斷裂等各種結(jié)構(gòu)和熱的分析功能和算法。
2.復(fù)合材料的層合結(jié)構(gòu)定義：
鋪層結(jié)構(gòu)：ANSYS對于每一鋪層可先定義材料性質(zhì)、鋪層角、鋪層厚度，然后通過由下到上的順序逐層疊加組合為復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)；也可以通過直接輸入材料本構(gòu)矩陣來定義復(fù)合材料性質(zhì)。
板殼和梁單元截面形狀：ANSYS利用截面形狀工具可定義矩形、I型、槽型等各種形式；還可以定義各種函數(shù)曲線以模擬變厚度截面。
3.特殊層合結(jié)構(gòu)的模擬：
變厚度板殼鋪層切斷：將切斷的某鋪層厚度定義為零，即可模擬鋪層切斷前后的板殼實際形狀。
不同鋪層板殼的節(jié)點協(xié)調(diào)：ANSYS板殼層單元的節(jié)點均可偏置到任意位置，使不同鋪層數(shù)板殼的節(jié)點在中面或頂面、底面對齊。
蜂窩/泡沫夾層結(jié)構(gòu)：ANSYS通過板殼層單元來模擬夾層結(jié)構(gòu)的特性，夾層面板和芯子可以是不同材料。
展開 ANSYS ACP復(fù)合材料鋪層固定機(jī)翼蒙皮肋筋仿真，附講解視頻及模型文件 ￥98
涉及ACP復(fù)合材料鋪層，后處理， Tsai-Wu 準(zhǔn)則等相關(guān)設(shè)置方法。過程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
1. 概述
本指導(dǎo)文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進(jìn)行復(fù)合材料的分析。本教程以機(jī)翼蒙皮為案例，結(jié)合本教程，您將學(xué)習(xí)如何創(chuàng)建復(fù)合材料模型、定義材料屬性、設(shè)置鋪層、進(jìn)行網(wǎng)格劃分、施加載荷和邊界條件，并最終求解和分析結(jié)果。
2. 操作流程
2.1 幾何處理
1. 幾何導(dǎo)入與處理：
o 在 SpaceClaim 或其他三維軟件（如CATIA、SolidWorks、Inventor等）中對幾何模型進(jìn)行預(yù)處理，確保模型的完整性和準(zhǔn)確性。
o 對于機(jī)翼蒙皮和肋板等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，需將蒙皮和肋板分割為獨立的面或體，以便后續(xù)定義接觸關(guān)系和鋪層順序。在接觸區(qū)域（如蒙皮與肋板的連接處），需進(jìn)行精確的幾何分割，確保接觸面清晰且邊界明確。
o 為了便于共節(jié)點識別或接觸定義，可在接觸區(qū)域生成輔助線或面，確保網(wǎng)格劃分時節(jié)點對齊，避免因網(wǎng)格不匹配導(dǎo)致計算錯誤。
2.2 材料定義
1. 在左側(cè)Component Systems找到ACP模塊，拖拽到A模塊下Gometry下，這樣可以利用前面已有的模型。
2. 雙擊E模塊下的model，打開mechanical界面。
3.
展開 ANSYS ACP 復(fù)合材料鋪層無人機(jī)結(jié)構(gòu)仿真，附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型 ￥158
涉及ACP復(fù)合材料鋪層，后處理等相關(guān)設(shè)置方法。過程詳細(xì)，結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。
附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型
復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、可設(shè)計性強(qiáng)等特點，在無人機(jī)輕量化結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。本文基于ANSYS軟件平臺，詳細(xì)闡述復(fù)合材料無人機(jī)結(jié)構(gòu)仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設(shè)計、載荷施加及結(jié)果驗證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過本文，用戶可系統(tǒng)掌握復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)，優(yōu)化無人機(jī)設(shè)計，確保結(jié)構(gòu)安全性與可靠性。
幾何模型預(yù)處理
抽殼處理（Shell Extraction）無人機(jī)結(jié)構(gòu)多為薄壁殼體，需將實體模型轉(zhuǎn)換為殼單元以提升計算效率。操作路徑：Geometry > 右鍵部件 > 選擇“抽殼”，輸入設(shè)計厚度（如0.2mm）。
注意事項：抽殼后需檢查面法向方向（Tools > 面法向），確保所有面外法向一致，避免后續(xù)分析中出現(xiàn)應(yīng)力方向錯誤。對于多曲面模型，抽殼可能導(dǎo)致局部厚度不均，需通過“偏置面”功能手動調(diào)整。
細(xì)節(jié)簡化，刪除非關(guān)鍵特征：移除直徑小于2mm的孔、倒角及裝飾性結(jié)構(gòu)（選中孔邊緣 > Delete）。
合并面：針對相鄰面片，使用“合并面”工具（Tools > 合并面）消除微小間隙或尖角。案例：機(jī)翼與機(jī)身連接處常存在微小面片，合并后可提升網(wǎng)格質(zhì)量。若模型關(guān)于XY平面對稱，可僅處理單側(cè)結(jié)構(gòu)，再通過鏡像生成整體（Tools > 鏡像）。鏡像驗證：鏡像后需檢查對稱面是否完全貼合，避免因公差導(dǎo)致網(wǎng)格不連續(xù)。
刪除冗余部件，移除內(nèi)部支撐管、非承重連接件等，僅保留主承力結(jié)構(gòu)。示例：無人機(jī)起落架安裝座若與靜力分析無關(guān)，可直接刪除以簡化模型。
接下來我們將進(jìn)行建模處理，首先打開軟件，主要工作是劃分網(wǎng)格并進(jìn)行命名。
展開 
7/20 Ansys Mechanical 短纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真解決方案
Ansys Mechanical 2021R1最主要的功能更新在于短纖維復(fù)合材料仿真流程的全面完善，短纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在汽車零部件、電子消費產(chǎn)品等領(lǐng)域擁有極為廣泛的應(yīng)用。Ansys Mechanical 2021R1填補了短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料注塑成型和結(jié)構(gòu)模擬之間溝壑，這一新的工作流程使短纖維增強(qiáng)塑料的模擬比以往任何時候都更容易和更快。 Ansys 2021 R1最新版本的Ansys Mechanical能夠模擬注塑塑料的真實和復(fù)雜細(xì)節(jié)，如纖維的方向和零件中存在的注塑應(yīng)力。這將大大提高結(jié)構(gòu)開發(fā)的準(zhǔn)確性。
本直播將介紹在Ansys Mechanical中開展短纖維注塑結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動特性分析的流程、方法及Demo。
展開 WoundSim2020復(fù)合材料神器，能聯(lián)合abaqus完成各種復(fù)合材料的建模仿真 ￥599
就像WCM插件一樣，生成的Abaqus模型可以直接運行，其中包括：
圖層幾何和分區(qū)
清潔儲層網(wǎng)格生成
變換后的材料特性
根據(jù)垃圾箱分配的部分
模擬以驗證所有要求的儲層需求：
靜態(tài)和動態(tài)爆破壓力
熱膨脹
動態(tài)跌落測試和影響
循環(huán)和疲勞評估
ABAQUS結(jié)果
WoundSIM具有先進(jìn)的材料特性，可以進(jìn)行先進(jìn)的后處理和復(fù)合材料層故障預(yù)測。
預(yù)編譯的用戶子例程可訪問高級輸出，例如
繞組角度，纖維和基體應(yīng)力和應(yīng)變，損傷參數(shù)和復(fù)合材料襯板界面損傷。
WoundSIM到Abaqus的界面提供了許多無縫的后處理功能，例如專用的路徑繪制和輪廓繪制工具，就像WCM插件中包含的那樣。
參數(shù)COPV建模
WoundSIM提供了高級工程功能和集成算法，從而為復(fù)合材料仿真設(shè)計人員和模擬工程師提供了多種功能。
下面列出了其中一些功能：
參數(shù)化設(shè)計能力
實驗設(shè)計
批處理
儲層幾何靈活性研究
與其他軟件插件的相關(guān)性
高級模型關(guān)聯(lián)
后處理高級圖像處理
展開 設(shè)計仿真 | Marc 復(fù)合材料分層仿真分析
當(dāng)然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。
圖6 VCCT的整體變形形狀
圖7 復(fù)合材料接觸狀態(tài)
設(shè)計仿真 | Marc 復(fù)合材料分層仿真分析
當(dāng)然，這會隨VCCT和粘性材料的選定值而變化。
圖6 VCCT的整體變形形狀
圖7 復(fù)合材料接觸狀態(tài)
設(shè)計仿真 | 復(fù)合材料多尺度仿真平臺- Digimat 線下培訓(xùn)
海克斯康工業(yè)軟件Digimat復(fù)合材料多尺度分析建模平臺能夠幫助用戶完成多種復(fù)合材料復(fù)雜工程分析，強(qiáng)度非線性失效分析、蠕變、疲勞、沖擊（考慮應(yīng)變率效應(yīng)）、NVH（頻率依賴）等，支持的復(fù)合材料類型包括：連續(xù)纖維（CFRP）、長&短纖維（SFRP）、纖維編織、針刺、晶須、顆粒、片層等增強(qiáng)相和包括樹脂基、金屬基、碳碳和陶瓷基在內(nèi)的多類基體材料。Digimat提供的軟件接口幾乎涵蓋所有主流有限元軟件，能夠?qū)崿F(xiàn)耦合分析，大幅提高相關(guān)結(jié)構(gòu)的分析精度和能力。
現(xiàn)誠摯邀請您參加6月20、21日在上海舉辦的Digimat仿真分析線下培訓(xùn)。本次培訓(xùn)主要講解基于Digimat多尺度理論的SFRP結(jié)構(gòu)的力學(xué)聯(lián)合仿真分析。培訓(xùn)涉及Digimat多尺度材料建模理論、材料庫、基于樣件測試結(jié)果的材料逆向標(biāo)定、Digimat與模流軟件以及結(jié)構(gòu)有限元分析的接口以及基于Digimat RP 的注塑產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能CAE分析流程及工程案例。
展開 MAT_58材料卡片在新能源汽車復(fù)合材料底護(hù)板仿真分析中的應(yīng)用
圖2 高分子復(fù)合材料與鋁鎂合金材料的對比
傳統(tǒng)的金屬防護(hù)方案雖然可靠，但過大的重量已成為阻礙車輛續(xù)航里程提升的“阿克琉斯之踵”。在此背景下，以連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic， CFRTP） 為代表的輕量化高性能材料方案應(yīng)運而生，正引領(lǐng)一場從“金屬護(hù)甲”到“復(fù)合材料鎧甲”的靜默革命。
圖3 底盤全方位保護(hù)5件套
在這場材料革新中，我國材料科技企業(yè)已走在前列。例如，金發(fā)科技憑借其在CFRTP領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，創(chuàng)新性地將該材料應(yīng)用于動力電池的底護(hù)板與密封蓋系統(tǒng)。
底護(hù)板復(fù)合材料
① 更強(qiáng)的防護(hù)能力：Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較能夠顯著提升動力電池底部沖擊防護(hù)效果。即使在16mm直徑的球頭沖擊下下(更嚴(yán)苛的底部沖擊試驗)Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較3mm鋁板具有更強(qiáng)的防護(hù)能力；
② 更低的零件成本：使用復(fù)合材料對高強(qiáng)鋼的封裝，節(jié)省了電泳，PVC涂層等工藝成本，整體零件成本有很大的節(jié)約。Kingfa復(fù)合材料底護(hù)板較鋁板可以大幅節(jié)省材料成本。
更值得關(guān)注的是，金發(fā)科技通過對阻燃配方的創(chuàng)新設(shè)計，使CFRTP部件同時滿足了高玻纖含量、V0級阻燃、1200℃耐火燒等極端安全要求，展現(xiàn)了材料本身的多功能集成潛力。
然而，復(fù)合材料的“可設(shè)計性”既是其優(yōu)勢，也帶來了巨大的開發(fā)挑戰(zhàn)。與傳統(tǒng)均質(zhì)金屬材料不同，CFRTP的性能高度依賴于纖維種類、取向、鋪層順序以及基體特性，其破壞模式復(fù)雜多樣。僅憑物理試驗進(jìn)行“試錯式”開發(fā)，成本高昂且周期漫長。因此，基于高保真度計算機(jī)仿真的虛擬設(shè)計與性能預(yù)測，已成為復(fù)合材料產(chǎn)品開發(fā)不可或缺的核心環(huán)節(jié)。
展開 復(fù)合材料疲勞仿真
有沒有大佬做復(fù)合材料高周疲勞仿真的，想有償請教些問題。
工程化的復(fù)合材料疲勞仿真方法
一代材料，一代裝備，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)入了復(fù)合材料的時代。復(fù)合材料層合板是一層一層貼在一起的，并且樹脂和纖維之間不可避免的存在孔隙，這簡直是裂紋產(chǎn)生的溫床。
由于復(fù)合材料這種特點，其疲勞問題更為復(fù)雜，試驗結(jié)果的分散性也更高，更遑論仿真手段了。
但是仿真仍然重要，它可以表征趨勢，反映變化。另外很多結(jié)構(gòu)，由于工況的特殊性以及自身結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，疲勞試驗是很難開展的，即便能搞也需要極高的成本。
工程化的復(fù)合材料疲勞仿真方法
航空航天的科研院所專業(yè)是分的很細(xì)的，搞強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)設(shè)計可以是兩個部門，強(qiáng)度下面可以分出靜強(qiáng)度、動強(qiáng)度、振動、疲勞等等一堆科室，每個科室還有一堆人。
我是一直搞航空的，導(dǎo)致我以前總是認(rèn)為其他行業(yè)也是如此。后來外面接觸多了才知道，很多行業(yè)和公司，是養(yǎng)不起專門的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度部門的。往往結(jié)構(gòu)強(qiáng)度方向就是一個人，這個人他要會做結(jié)構(gòu)設(shè)計，做各種仿真分析，還要懂試驗。哪天感覺來了，還要去陪客戶。
這種情況下，是很難面面俱到的。尤其疲勞的仿真還需要編寫自定義本構(gòu)程序，如果研究生階段不是研究這個的，一時是難以搞出來的。
前段時間我審了一篇做疲勞的論文。整個論文兩個工作，一個試驗、一個仿真。試驗也沒有做具體結(jié)構(gòu)的疲勞試驗，而是基礎(chǔ)材料的疲勞試驗。仿真竟然一段話帶過，說使用了專門的疲勞分析軟件，然后就直接給結(jié)果。
還是那句話，糊里糊涂用軟件，糊里糊涂看結(jié)果，這種工作沒有意義。
我們本期就以復(fù)合材料層合板接頭的疲勞為例，基于ABAQUS UMAT，給出工程化的疲勞仿真方法。之所以是工程化，一是做了簡化，二是便于實現(xiàn)。
力學(xué)的精髓，就在于簡化，簡化也是為了實現(xiàn)。
1 思路
首先我們應(yīng)當(dāng)知道，疲勞的關(guān)鍵參數(shù)有：
（1）應(yīng)力幅值；
（2）強(qiáng)度值；
（3）單向板疲勞壽命S-N曲線。
應(yīng)力幅值越大，壽命越短，這是必然的。
展開 Abaqus纖維復(fù)合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型
內(nèi)插0厚度cohesive單元以模擬分層
模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復(fù)合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
cae ￥20
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Abaqus纖維復(fù)合材料蜂窩板落錘沖擊仿真模型!
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內(nèi)插0厚度cohesive單元以模擬分層
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模擬過程采用puck子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復(fù)合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!
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cae,inp文件及ODB文件，操作視頻(注意：并未含puck子程序，僅作學(xué)習(xí)參考)
</div><p><br></p>
展開 Abaqus復(fù)合材料層合板仿真
碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料（CFRP）與傳統(tǒng)材料相比具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐腐蝕等優(yōu)異性能，碳纖維復(fù)合材料密度僅為1.45～1.60×103kg/m3，比鋼輕了75%左右，被廣泛用于航空航天、汽車、船舶、軍工等工程領(lǐng)域。
目前被普遍用于工程中的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料主要為層合板結(jié)構(gòu)，且均為多向板，在層合板的制造過程中，常由于許多不確定因素，使得層合板內(nèi)部出現(xiàn)各類缺陷，大大降低了層合板的強(qiáng)度和剛度。
由于復(fù)合材料的損傷失效問題過于復(fù)雜，解析方法受到數(shù)學(xué)工具的限制難以實現(xiàn)，而實驗也需要高昂的費用和時間成本難以廣泛應(yīng)用，隨著計算機(jī)計算能力的發(fā)展，數(shù)值方法成為處理復(fù)合材料層合板損傷問題的強(qiáng)力手段。Abaqus針對復(fù)合材料提供了專業(yè)的建模工具和損傷分析理論來模擬復(fù)合材料層合板在各種工況下的失效行為。
展開 短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)仿真技術(shù)
文章發(fā)布：上海安世亞太官方訂閱號（搜索：PeraShanghai）
聯(lián)系我們：021-58403100
作者：陳科夫 上海安世亞太結(jié)構(gòu)應(yīng)用工程師
本文共計1180字，閱讀時間預(yù)計4分鐘
編者按
作者詳細(xì)分析了短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)仿真技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和實際意義，并具體闡述了Mechanical 2021R1中實現(xiàn)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)分析過程。
什么是短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料
短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有制造快速、力學(xué)性能好等優(yōu)點，已成為傳統(tǒng)材料的重要替代品。目前被廣泛應(yīng)用于交通運輸、航空航天等工程領(lǐng)域。準(zhǔn)確地預(yù)測短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能對于實際工程應(yīng)用具有重要意義。
針對短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料細(xì)觀隨機(jī)分布的特征，基于RVE的有限元法，可以很好的對復(fù)合材料的力學(xué)特性進(jìn)行仿真，并且能夠滿足復(fù)合材料設(shè)計要求。
如何實現(xiàn)力學(xué)分析
ANSYS Mechanical 2021R1短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)特性仿真功能得到了增強(qiáng)，該功能能夠模擬注塑材料的真實和復(fù)雜細(xì)節(jié)，如纖維的方向和零件中存在的注塑應(yīng)力等。下文主要闡述在Mechanical 2021R1中如何實現(xiàn)短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)分析。
總體上需要建立圖1的項目流程并分析一個短纖維復(fù)合材料注塑而成的簡單模型。其中Material Designer模塊主要計算短纖維復(fù)合材料各向異性彈塑性力學(xué)性能。Injection Molding Data 為2021R1版本的新增模塊，可以導(dǎo)入專業(yè)注塑成型仿真軟件的相應(yīng)結(jié)果，為后續(xù)分析提供輸入條件。
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