材料力學與多尺度建模
關注創建者：匿名 創建時間：2025-11-22
材料力學與多尺度建模的視頻教程
復合材料切削加工瓶頸與多尺度建模仿真技術探討
三者形成“現象揭示-模型構建-方法綜述”的邏輯遞進關系，共同凸顯多尺度建模在破解復合材料切削難題中的核心價值——既能捕捉增強相顆粒的微觀斷裂行為，又可預測構件宏觀加工質量，為工藝參數優化與刀具設計提供科學依據。
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難加工材料切削優化的多尺度分析與跨技術關聯性研究
在航空航天、能源動力等高端制造領域，難加工材料構件的精密制造已成為制約裝備性能提升的關鍵瓶頸。以航空發動機渦輪盤、鈦合金薄壁構件為典型代表，這類構件通常要求在極端工況下保持結構完整性與功能穩定性，其制造過程面臨著材料切削性能與加工質量控制的雙重挑戰。
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多材料切削仿真研究進展：材料建模、方法創新與參數優化
在高端制造領域，隨著航空航天、新能源汽車等產業對復雜構件性能要求的不斷提升，多材料組合結構（如金屬基復合材料與高強合金的異種材料連接部件）的應用日益廣泛，其切削加工精度與效率已成為制約產品性能的關鍵瓶頸。
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材料力學與多尺度建模的實例教程
在當今追求高性能與可持續發展的工業領域，復合材料正成為越來越多行業的首選材料。其卓越的比強度、比模量、耐腐蝕性和高度可設計性，使其在航空航天、汽車制造、電子設備等行業中逐漸取代傳統金屬材料。然而，傳統的復合材料分析方法難以準確捕捉材料微觀結構對宏觀性能的影響，導致設計中不得不引入較大安全系數，既增加成本又限制材料性能發揮。但現在，一款名為 Digimat 的軟件徹底改變了這一局面。
Digimat 是由 e-Xstream engineering（現歸屬 Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。它采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維 / 基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。其強大功能體現在多個方面。
Digimat 軟件操作界面截圖
在微觀尺度表征上，Digimat-MF 模塊通過代表性體積單元（RVE）方法，能夠精確預測復合材料的局部應力 / 應變場。以碳纖維 / 環氧樹脂體系為例，該模塊展現出極高的建模精度。在工藝仿真方面，Digimat-MAP 模塊可模擬注塑、RTM 等成型工藝對最終性能的影響。如在玻纖增強 PP 的注塑案例中，其預測纖維取向分布與 CT 掃描結果相關性達 0.91，翹曲變形預測精度比傳統方法提高 40%，計算時間比同類軟件縮短 30%（相同硬件配置）。
Digimat 在行業應用中成果顯著。在航空航天領域，某型無人機機翼設計借助 Digimat，成功減重 15% 的同時保持等效剛度，開發周期縮短 6 個月，物理試驗次數減少 60%。在汽車輕量化方面，某電動車電池包殼體項目使用 Digimat 后，最大應力降低 14.3%，生產成本降低 20% 。
展開 軟件概述與技術架構
Digimat是由e-Xstream engineering（現歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。作為當前復合材料仿真領域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維/基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。
核心技術特點：
l 材料-工藝-性能一體化建模：集成材料數據庫包含500+種常見增強纖維和樹脂基體；
l 多物理場耦合能力：支持力學-熱學-電學耦合分析；
l 工業接口豐富：與Abaqus、ANSYS、LS-DYNA等主流CAE軟件無縫對接。
2. 核心功能評測
2.1 微觀尺度表征能力
Digimat-MF模塊通過代表性體積單元(RVE)方法，精確預測復合材料的局部應力/應變場。
展開 西南交通大學力學與工程學院張旭負責的多尺度材料力學研究組長期從事高強高韌結構材料力學行為、固體本構關系、多尺度實驗及模擬方面的研究。
來源：材料科學與工程
作者：張旭
<p>近日，第七屆全國顆粒材料計算力學會議暨第四屆計算顆粒技術國際研討會在南京召開。會議聚焦顆粒材料的力學理論及模型、計算分析與軟件開發、工程應用和相關前沿方向中的關鍵科學問題和難點技術問題，開展廣泛的學術交流和討論。</p><p><img src="https://article.biliimg.com/bfs/new_dyn/c44c96869bf9191c7e87746b3a141cec556101746.png@.webp" alt="read-normal-img"></p><p>會議期間，積鼎科技展示了其戰略合作伙伴中國科學院過程工程研究所介科學研究部開發的DEMms（Multi-scale Discrete Element Method for Multi-phase Systems）多尺度離散模擬軟件，向與會者介紹了該軟件在科研與工程領域的卓越性能和應用前景。</p><p><br></p><p><strong>DEMms多尺度離散模擬軟件</strong></p><p>DEMms軟件是一款面向顆粒、散料和多相體系大規模模擬的專業軟件，能夠充分利用CPU、GPU等多種計算資源，實現大規模異構并行計算。該軟件耦合了獨特的顆粒粗粒化模型與流固耦合方法，能高效對接多種開源流動求解器，具備長時間或準實時模擬流動、傳遞和反應耦合的工業過程的能力，為虛擬工廠和高水平數字孿生的建立提供有力手段。
展開 由于換熱器對熱量交換效率的要求，換熱器從流體進口到交換區再到出口的尺度變化較大，圖一展示了一個常見換熱器的尺寸變化。在這種情況下，如果對換熱器進行全計算流體力學（CFD）仿真，需要較大網格量才能保證網格質量，這就使得CFD仿真變得復雜和昂貴。為了節約計算成本且保證計算準確度，本案例提出了不同尺度區域分開建模再耦合的方法進行CFD仿真，分區如圖2所示。
圖1 換熱器尺寸變化
圖2 換熱器尺度分區
02
模型建立
本案例選取了如圖所示的換熱器幾何模型作為研究對象，由于換熱器是對稱的，只需研究一半的換熱器。該模型的上表面為對稱面，模型包含6個熱通道和6.5個冷通道，通道之間由12個固體片隔開。熱流體的流動方向為x，冷流體的流動方向為-z。
圖3 換熱器幾何模型
首先對通道外的區域構建流體仿真網格，通道內區域寬度方向用一層網格來模擬，得到整個通道的平均量。過渡區網格如下圖所示，模型共包含為3 000 000單元。
圖4 過渡區網格
對于通道內的流體，我們構建了一個元模型（Metamodel），建立了一個鏈接輸入和輸出的I/O近似模型。對單個通道單獨建模，使用多孔介質模型模擬單個通道內流體流動，多孔介質的參數如圖2所示，得到通道內流體溫度分布如圖5所示。同時得到了輸出參數Nu和Cf與輸入的關系。
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材料力學與多尺度建模的最新內容
本文原刊登于Ansys.com：《Ansys and Schr?dinger Partner to Enable Multiscale Simulation》
作者：Adarsh Chaurasia | Ansys高級應用工程師
編輯整理：鄭偉巍 | Ansys高級應用工程師
通過納米、微觀和宏觀尺度的仿真，產品開發團隊可以將設計優化提升到全新水平
隨著產品開發團隊面臨日益復雜的挑戰
在當今追求高性能與可持續發展的工業領域，復合材料正成為越來越多行業的首選材料。其卓越的比強度、比模量、耐腐蝕性和高度可設計性，使其在航空航天、汽車制造、電子設備等行業中逐漸取代傳統金屬材料。然而，傳統的復合材料分析方法難以準確捕捉材料微觀結構對宏觀性能的影響，導致設計中不得不引入較大安全系數，既增加成本又限制材料性能發揮。但現在，一款名為 Digimat 的軟件徹底改變了這一局面。
Digimat
本案例是通過ABAQUS對論文Study on the tensile and compressive mechanical properties of multi-scale fiber-reinforced concrete: Laboratory test and mesoscopic numerical simulation（https://doi.org/10.1016/j.jobe.2024.108852
1. 軟件概述與技術架構
Digimat是由e-Xstream engineering（現歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。作為當前復合材料仿真領域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維/基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。
核心技術特點：
l 材料-工藝-性能一體化建模：集成材料數據庫包含
將超透鏡建模集成到多尺度光學系統仿真中
Frank Wyrowski
November 2024
摘要
摘要
這篇文章探討了近年來備受關注的超透鏡（metalenses）這一主題。超透鏡是平面透鏡的一種特殊類別，與衍射透鏡和菲涅耳透鏡并列。我們介紹了相關概念，并展示了 VirtualLab Fusion軟件在模擬和設計超透鏡方面的能力。所介紹的技術和功能計劃于
培訓日程：
培訓時間：9月5日-6日
培訓地點：北京市朝陽區天澤路潤世中心B座12層
適用人群：結構分析工程師（航空、航天、船舶等）、工藝分析工程師以及感興趣的其他專業人士。
培訓目標：
? Digimat軟件功能和工程應用
? 多尺度分析理論以及Digimat的軟件功能實現（含案例操作）。基于上述培訓內容，讓學員建立起CFRP材料體系常用多尺度分析的能力
<p>近日，第七屆全國顆粒材料計算力學會議暨第四屆計算顆粒技術國際研討會在南京召開。會議聚焦顆粒材料的力學理論及模型、計算分析與軟件開發、工程應用和相關前沿方向中的關鍵科學問題和難點技術問題，開展廣泛的學術交流和討論。</p><p><img src="https://article.biliimg.com/bfs/new_dyn/c44c96869bf9191c7e87746b3a141cec556101746
作為中國流變學界學術領域的一項交流盛會，第十六屆全國流變學學術會議于福州圓滿落幕，庭田科技有限公司（以下簡稱“庭田科技”）以其出色的技術展現和深度洞見，贏得了眾多業界同仁的廣泛關注與高度評價。
本次會議于7月23日至25日在福建省福州市舉行，由中國化學會流變學專業委員會主辦，福建工程學院共同主辦。全國超過300位來自流變學領域的專家、學者匯聚一堂，以流變學研究與應用對國民經濟發展的重要作用作為切入點
尊敬的先生/女士：
您好！
庭田科技有限公司攜手JSOL公司與賽默飛世爾科技MSD材料結構部門（原FEI公司），誠摯邀請您參加10月份的“全生命周期材料解決方案：J-OCTA與AVIZO的多尺度分析研討會”（原定于8月份的會議由于場地問題調整至10月份）。這是一場專業的學術盛會，匯集了新材料及其CAE行業的領先人物，將為您提供前沿知識和優質的交流平臺。
最近，LS-DYNA基于人工智能技術發展了一套嶄新的數據驅動多尺度計算技術，該技術集成了注塑成型過程模擬、材料多尺度力學建模、結構非線性有限元分析，以及基于物理的機器學習方法“深度材料網絡（DMN）”。DMN可以通過離線訓練學習隱藏在材料代表性體積單元（RVE）中的微尺度材料物理規律，經過訓練的DMN模型能夠準確地預測復合材料的非線性力學行為，并且其計算速度比傳統多尺度有限元模型快多個數量級。
