纖維纏繞ansys建模
關(guān)注創(chuàng)建者：王靖雯 創(chuàng)建時(shí)間：2023-03-07
纖維纏繞ansys建模的視頻教程
ANSYS纖維纏繞復(fù)合材料內(nèi)壓管道分析
通過(guò)本案例的學(xué)習(xí)，熟悉ANSYS分析復(fù)合材料的一般方法和步驟；熟悉SHELL181單元分析層狀復(fù)合材料的技術(shù)，掌握SHELL181單元設(shè)置及截面定義方法；熟悉復(fù)合材料結(jié)果后處理，掌握提取每一層分析結(jié)果的方法。
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纖維纏繞ansys建模的實(shí)例教程
Abaqus /WCM模塊用于三維纏繞復(fù)合材料壓力容器建模，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)纖維纏繞壓力容器的性能。三維壓力容器模型包括：內(nèi)襯和纏繞層，如下圖所示。
1.內(nèi)襯建模，可以通過(guò)其它軟件導(dǎo)入，也可以直接在Abaqus中建模。下圖是通過(guò)Abaqus直接建模。
2.將內(nèi)襯導(dǎo)入WCM中
3.纏繞層在WCM中建模
4.在WCM模塊中對(duì)三維模型劃分網(wǎng)格，并生成材料特征。
上圖為模型的材料屬性顯示圖，WCM模塊自動(dòng)根據(jù)不同的纏繞角度，給單元賦予不同的材料特征。
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展開(kāi) 在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對(duì)CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。
首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長(zhǎng)度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時(shí)插件會(huì)在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長(zhǎng)方體基體。
設(shè)置好參數(shù)運(yùn)行CAD隨機(jī)三維纖維插件，生成所需要的三維纖維幾何模型，模型建立完成后，需要另存為.sat文件，以備ANSYS導(dǎo)入。
打開(kāi)ANSYS Workbench，新建一個(gè)分析，在Geometry上右鍵，選擇導(dǎo)入剛才保存的.sat纖維模型文件：
模型是包括圓柱體纖維、帶孔的長(zhǎng)方體基體兩部分。纖維及長(zhǎng)方體基體均為實(shí)體。
生成后就可以進(jìn)行網(wǎng)格劃分、模擬分析等操作了。
建模所用到的插件：
CAD_隨機(jī)三維纖維插件
展開(kāi) III型在金屬襯套周圍完全包裹碳纖維，并進(jìn)一步加強(qiáng)圓頂部分，減輕重量，從而獲得更大的承壓能力。IV型和III型的區(qū)別在于，IV型儲(chǔ)氫罐中使用了塑料襯套，再次降低了成本和重量，其氫氣儲(chǔ)存壓力可高達(dá)70MPa。
ANSYS ACP是一款專用的復(fù)合材料前后處理工具，在前處理鋪層信息定義和后處理結(jié)果查看環(huán)節(jié)中都有著簡(jiǎn)潔高效和人性化的設(shè)置操作，但限于儲(chǔ)氫罐的幾何模型復(fù)雜、鋪層角度多變、圓頂處不規(guī)則加厚等特點(diǎn)，其實(shí)體模型的復(fù)材纏繞鋪層設(shè)置較有難度，本文旨在基于ANSYS Workbench平臺(tái)建立等比例、高精度的Ⅳ型儲(chǔ)氫罐復(fù)合材料實(shí)體模型，并將其與Static Structural聯(lián)合使用以分析其在60MPa壓力作用下的變形、應(yīng)力、應(yīng)變等信息。其中詳述了ANSYS ACP在復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)中的操作流程及變角度、變厚度、實(shí)體貼合碳纖維鋪層等內(nèi)容，為Step by Step可復(fù)現(xiàn)教程文檔，借助此過(guò)程可掌握復(fù)雜實(shí)體模型的復(fù)材鋪層設(shè)計(jì)技術(shù)，另外本文所采用的儲(chǔ)氫罐模型來(lái)源于真實(shí)Ⅳ型儲(chǔ)氫罐模型，亦可為儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)應(yīng)用提供技術(shù)支撐。
付費(fèi)文件包含完整仿真流程文件一套、所使用的全部幾何文件和軟件逐步操作教程文檔一個(gè)。教程文檔十分詳細(xì)，共計(jì)51頁(yè)、7000余字，用戶可根據(jù)教程文檔進(jìn)行學(xué)習(xí)以及逐步操作實(shí)現(xiàn)對(duì)Ⅳ型儲(chǔ)氫罐碳纖維復(fù)合材料的鋪層設(shè)計(jì)與仿真。
文檔教程收獲：
掌握ACP變角度、變厚度的復(fù)雜形狀實(shí)體復(fù)合材料纏繞鋪層設(shè)計(jì)技術(shù)。
學(xué)會(huì)ACP軟件厚度增強(qiáng)、鋪層修剪、沿指定路徑擠出、鋪層貼合實(shí)體等技能。
熟練掌握IV型儲(chǔ)氫罐的等比例、高精度復(fù)合材料設(shè)計(jì)建模技術(shù)，為儲(chǔ)氫罐設(shè)計(jì)應(yīng)用奠定工程技術(shù)基礎(chǔ)。
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氫氣因其零排放特性而被認(rèn)為是能源的終極形式，氫燃料電池汽車也以其零排放的特點(diǎn)成為未來(lái)汽車的發(fā)展趨勢(shì)，用于存儲(chǔ)高壓氫氣的儲(chǔ)氫氣瓶是燃料電池汽車必不可少的關(guān)鍵零部件之一。根據(jù)儲(chǔ)氫罐的結(jié)構(gòu)，它可以分為四種類型。I型儲(chǔ)氫罐是一種金屬氣缸，其重量大、儲(chǔ)存壓力低。II型的特點(diǎn)是在金屬襯套外部增加了環(huán)箍繞組，與I型相比，重量減輕，壓力增加。III型在金屬襯套周圍完全包裹碳纖維，并進(jìn)一步加強(qiáng)圓頂部分，減輕重量，從而獲得更大的承壓能力
在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機(jī)分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導(dǎo)入的方法，在這里對(duì)CAD生成隨機(jī)纖維及導(dǎo)入ANSYS進(jìn)行詳細(xì)介紹。
首先采用CAD隨機(jī)三維纖維插件進(jìn)行纖維及基體材料的幾何模型構(gòu)建，插件可指定數(shù)目、直徑、長(zhǎng)度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴(yán)格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時(shí)插件會(huì)在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長(zhǎng)方體基體。
設(shè)置好參數(shù)運(yùn)行CAD隨機(jī)三維纖維插件
Abaqus /WCM模塊用于三維纏繞復(fù)合材料壓力容器建模，可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)纖維纏繞壓力容器的性能。三維壓力容器模型包括：內(nèi)襯和纏繞層，如下圖所示。
1.內(nèi)襯建模，可以通過(guò)其它軟件導(dǎo)入，也可以直接在Abaqus中建模。下圖是通過(guò)Abaqus直接建模。
2.將內(nèi)襯導(dǎo)入WCM中
3.纏繞層在WCM中建模
4.在WCM模塊中對(duì)三維模型劃分網(wǎng)格，并生成材料特征。
上圖為模型的材料屬性顯示圖
