復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)的案例
一文搞懂ANSYS_ACP復(fù)雜實(shí)體模型復(fù)合材料纏繞鋪層設(shè)計(jì)（Ⅳ型儲(chǔ)氫罐高精度建模及壓力作用分析） ￥99.66
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、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)。
展開 干貨 | ANSYS ACP在復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
復(fù)合材料憑借其重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域，已逐步取代木材及金屬合金，在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。對(duì)復(fù)合材料產(chǎn)品力學(xué)性能（結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和疲勞壽命等）的計(jì)算評(píng)估目前比較流行的解法是CAE分析法。
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。本文主要介紹ANSYS ACP在復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)中的操作流程和ACP工具的一些重要功能，希望對(duì)復(fù)合材料行業(yè)的工程師們能夠有所幫助。
1.ANSYS ACP分析流程
ANSYS ACP分析流程一般分為三個(gè)環(huán)節(jié)，即前處理（鋪層信息定義）、邊界載荷設(shè)置和后處理（包括失效模式定義和結(jié)果查看）。分析流程如圖1.1所示，Workbench中的分析流程如圖1.2所示。
展開 基于復(fù)合材料的汽車輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)
隨后，大眾工程師再次利用OptiStruct對(duì)B-柱進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)，其目標(biāo)得出在B-柱各角度鋪層所需鋪層數(shù)(圖4)。
后續(xù)優(yōu)化階段，零件分發(fā)結(jié)構(gòu)將由參數(shù)優(yōu)化而定，同時(shí)，也能減少使用零件數(shù)量。工程師們致力于通過現(xiàn)代優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，最終獲得質(zhì)量更輕、鋪層更復(fù)雜但同時(shí)易于加工的復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)方案。組件的靜態(tài)剛度性應(yīng)盡可能保持。通過復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的B-柱設(shè)計(jì)方案與原始金屬材質(zhì)方案相比具有接近的剛度，但是重量減輕了40%。(圖5).對(duì)于最初可行性優(yōu)化研究，工程師還需進(jìn)行部分操作如加強(qiáng)肋等，再考慮到成本和制造因素，只需建立一個(gè)簡(jiǎn)化模型作為原型（圖6）進(jìn)行分析。
如圖7所示，通過復(fù)合材料優(yōu)化設(shè)計(jì)得到的B-柱設(shè)計(jì)方案與原始金屬材質(zhì)方案相比具有相近的剛度，但重量減輕了約40%。纖維復(fù)合材料具備最佳的吸能能力，通常比金屬材質(zhì)輕30%重量的纖維復(fù)合材料可多吸能高達(dá)25%。但是分析結(jié)果表明復(fù)合材料的B-柱結(jié)構(gòu)的變形增加了30%，這不符合車體B-柱的設(shè)計(jì)要求。因此，最有效的設(shè)計(jì)方法，是在B-柱結(jié)構(gòu)中加入加強(qiáng)肋結(jié)構(gòu)，盡管這在一定程度上會(huì)弱化一些復(fù)合材料在重量上的優(yōu)勢(shì)，但總的減重效果依然明顯。
結(jié)論
最終，基于復(fù)合材料的汽車輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)這一項(xiàng)目研究目標(biāo)獲得了一些成果。但是大眾至今還不能生產(chǎn)出即能明顯減重又能滿足高性能測(cè)試要求的復(fù)合材料B-柱結(jié)構(gòu)。這是由于：由玻璃纖維材料所制成的B-柱在重量上所帶來的優(yōu)勢(shì)，也被加強(qiáng)肋的嵌入有所抵消；同時(shí)，對(duì)于加工工藝也有一定的難度，工程師也尚未研究出具有加工性的新型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。
然而，建立一個(gè)在滿足減重30%前提下，與原始金屬材質(zhì)方案相比具有接近的應(yīng)力水平的零件結(jié)構(gòu)還是可行的。
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基于復(fù)合材料定義的官方教程 介紹篇 ,見附件
2. LSdyna復(fù)合材料的關(guān)鍵性設(shè)置, 設(shè)置篇 ,見附件
3. http://www.lstc.com/lspp/content/tutorials.shtml lsdyna的通用教程
此外
【5月18-19日 上海】基于LS-DYNA的復(fù)合材料和流固耦合-進(jìn)階培訓(xùn)
作為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人/技術(shù)負(fù)責(zé)人，承擔(dān)或參與了如復(fù)合材料典型結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度、損傷容限及修理分析研究、基于浸沒式邊界法的水上迫降流固耦合作用研究、復(fù)合材料可靠性維修設(shè)計(jì)及維護(hù)修理技術(shù)、XX飛機(jī)水上迫降、穿甲防護(hù)、汽車炸彈防護(hù)、化學(xué)炸彈拆除安全房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、XX大壩圍堰爆炸拆除、XX船只蒸汽管路動(dòng)力系統(tǒng)仿真、玻璃鋼煙筒的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真等30多項(xiàng)科研項(xiàng)目。具有豐富的數(shù)值模擬經(jīng)驗(yàn)。
時(shí)間地點(diǎn)
時(shí)間：2019年5月18日-5月19日
地點(diǎn)：上海
培訓(xùn)大綱
藍(lán)牙老師應(yīng)用案例
【視頻】LS-DYNA 復(fù)合材料數(shù)值仿真----鋪層定義
LS-DYNA 應(yīng)用案例合集（來自這些年做的項(xiàng)目或者有代表性的練習(xí)）
LSPP前處理教程和復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)資料
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更多應(yīng)用案例，請(qǐng)查看：https://www.yqgqt.org.cn/z/400914/material?nagivator=post
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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
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，具有極高參考價(jià)值，請(qǐng)合理使用文檔。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(duì)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(duì)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(dú)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(diǎn)識(shí)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(shí)節(jié)點(diǎn)對(duì)齊，避免因網(wǎng)格不匹配導(dǎo)致計(jì)算錯(cuò)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 彈丸侵徹碳化硅陶瓷/纖維復(fù)合材料靶板，對(duì)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
子模型法在ANSYS Composite PrepPost（ACP）復(fù)合材料分析中的應(yīng)用
圖1
(2) 【Engineering Data】選擇Composite Materials數(shù)據(jù)庫材料Epoxy Carbon Woven (230 GPa) Wet，各向異性參數(shù)如圖2所示。
圖2
(3) 拖拽引入ACP_Pre前處理模塊，完成該結(jié)構(gòu)復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)如圖3，流程參閱前文說明，略。ACP_Pre前處理后，拖拽靜力學(xué)求解模塊Static Structural進(jìn)行項(xiàng)目流程圖，將B5單元格內(nèi)容拖拽至C2的Model單元格，選擇導(dǎo)入數(shù)據(jù)形式為Shell，完成傳遞ACP殼體鋪層結(jié)構(gòu)進(jìn)入靜力學(xué)求解模塊Static Structural。
圖3
(4) 靜力學(xué)求解，邊界條件如圖4所示，求解結(jié)果如圖5所示。（注：本文為方便比較采用了整體應(yīng)力顯示，這并不恰當(dāng)。
展開 ANSA在復(fù)合材料鋪層設(shè)置中的應(yīng)用
ANSA在復(fù)合材料鋪層設(shè)置中的應(yīng)用
復(fù)合材料是一類新型材料，其強(qiáng)度高、剛度大、質(zhì)量輕、并具有抗疲勞、減振、耐高溫、可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn)，近50年，在航空、航天、能源、交通、建筑、機(jī)械、信息、生物、醫(yī)學(xué)和體育等工程和領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。ANSA可以方便快捷的檢查和修正復(fù)合材料模型的材料方向及鋪層信息，并可以導(dǎo)出信息報(bào)告和CAD模型。
問題描述
本文利用方便簡(jiǎn)捷的ANSA鋪層工具，檢查和修正基于NASTRANPCOMPG定義的一個(gè)鋪層模型。
詳情見附件：
博文—ANSA在復(fù)合材料鋪層設(shè)置中的應(yīng)用.pdf
展開 碳纖維復(fù)合材料鋪層對(duì)應(yīng)力集中的影響
基本結(jié)論就是：0°鋪層越多，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，±45°鋪層起到降低應(yīng)力集中的作用。
事實(shí)上，帶缺口層合板的拉伸強(qiáng)度與鋪層關(guān)系相當(dāng)復(fù)雜。由于缺口尖端的層劈裂和分層等損傷形態(tài)的組合，會(huì)降低應(yīng)力集中，從而提高層合板的剩余強(qiáng)度。
應(yīng)力集中對(duì)碳纖維復(fù)合材料靜強(qiáng)度的影響
碳纖維復(fù)合材料與金屬材料變現(xiàn)的性能差異比較大。對(duì)于金屬材料來講，應(yīng)力集中達(dá)到屈服強(qiáng)度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生松弛現(xiàn)象，可以緩解應(yīng)力集中。而碳纖維復(fù)合材料屬于脆性材料，幾乎不存在塑性變形，所以不會(huì)產(chǎn)生局部松弛現(xiàn)象緩解應(yīng)力集中。所以，一旦應(yīng)急集中達(dá)到極限強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)使纖維斷裂。因此，應(yīng)力集中會(huì)對(duì)碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度造成顯著的降低作用。
所以，碳纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過程中，應(yīng)注意產(chǎn)生應(yīng)力集中的細(xì)節(jié)，避免出現(xiàn)尖銳的變形。如果有變形，應(yīng)該進(jìn)行緩慢過度，或者增加倒圓角，緩解應(yīng)力集中。
在靜強(qiáng)度驗(yàn)證中，應(yīng)力集中是一個(gè)值得特別注意的地方，所有進(jìn)行形狀變換和打孔的地方，都要進(jìn)行應(yīng)力集中分析，避免這些細(xì)節(jié)產(chǎn)生嚴(yán)重的安全問題。
展開 主動(dòng)變形智能復(fù)合材料設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動(dòng)變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告
主動(dòng)變形智能復(fù)合材料
設(shè)計(jì)與變形模擬報(bào)告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)生變形。主動(dòng)變形智能復(fù)合材料的變形能力與MFC的性能、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的厚度、鋪層方向等因素有關(guān)。復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)是其結(jié)構(gòu)包括鋪層的可設(shè)計(jì)性，因此，需進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)及變形模擬方面的工作，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
二、研究?jī)?nèi)容
本項(xiàng)目以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料為研究對(duì)象，以復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能、MFC的基本性能為輸入，以復(fù)合材料層合板+MFC復(fù)合后的材料最大彎曲角度為2°為目標(biāo)，進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關(guān)系，篩選出優(yōu)化的鋪層和厚度，為下一步進(jìn)行縮比典型試驗(yàn)件的設(shè)計(jì)和研制提供理論指導(dǎo)。
展開 
NX復(fù)合材料 與Fibersim交換鋪層信息
***算例與Fibersim交換鋪層信息（Exchanging ply data with Fibersim）
原始文件：radome_fem.fem
（路徑：NXLC_Dec2013\NXLCTurorial_exercices\student_home\parts_nastran）
分析類型：前處理
3D模型：雷達(dá)罩
算例概述：
從Fibersim中導(dǎo)入鋪層，利用幾何特征（鋪層邊界）劃分已有幾何體，使之更貼合導(dǎo)入的鋪層；檢查導(dǎo)入的鋪層，通過修改導(dǎo)入設(shè)置使得鋪層保持在面內(nèi)，顯示材料方向，給某些特定單元加補(bǔ)丁。
操作視頻鏈接：
百度網(wǎng)盤：http://pan.baidu.com/s/1nvRHk9N
優(yōu)酷：
展開 一種基于PLY復(fù)合材料鋪層快速建模方法 ￥50
背景：
復(fù)合材料是由性質(zhì)不同的增強(qiáng)相和機(jī)體組合而成的一種材料，在復(fù)合材料制造過程中，往往需要對(duì)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件進(jìn)行剛度、強(qiáng)度等計(jì)算，從而根據(jù)仿真結(jié)果修正結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。碳纖維復(fù)合材料鋪層建模是仿真重點(diǎn)，現(xiàn)有的碳纖維復(fù)合材料鋪層建模方法為：對(duì)結(jié)構(gòu)件的三維模型抽取中面，對(duì)中面劃分2D網(wǎng)格，基于網(wǎng)格定義鋪疊方向和材料方向，按照鋪層設(shè)計(jì)進(jìn)行層合板建模，其中基于ply建模方法需要人工的方式逐層定義鋪層區(qū)域，材料以及鋪層方向，最終得到有限元模型。需要在創(chuàng)建中定義形狀，有多少實(shí)際的物理單層，即要建立多少不同的ply，現(xiàn)有建模方法不僅需要耗費(fèi)大量的人力，而且建模過程時(shí)間長(zhǎng)，建模效率低下，容易產(chǎn)生錯(cuò)誤。
本文提供一種有限元建模方法，用以解決現(xiàn)有鋪層建模方法需要耗費(fèi)大量的人力，建模過程用時(shí)長(zhǎng)，建模效率低下的問題。
展開 汽車用碳纖維復(fù)合材料防撞梁鋪層角度優(yōu)化
汽車用碳纖維復(fù)合材料防撞梁鋪層角度優(yōu)化.pdf
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
本案例文檔，適合本科畢業(yè)設(shè)計(jì)水平，具有極高參考價(jià)值，請(qǐng)合理使用文檔。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(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，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(tái)，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(jì)、載荷施加及結(jié)果驗(yàn)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(jì)，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(shí)體模型轉(zhuǎn)換為殼單元以提升計(jì)算效率。操作路徑：Geometry > 右鍵部件 > 選擇“抽殼”，輸入設(shè)計(jì)厚度（如0.2mm）。
注意事項(xiàng)：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(cuò)誤。對(duì)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(dòng)調(diào)整。
細(xì)節(jié)簡(jiǎn)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(duì)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(duì)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(yàn)證：鏡像后需檢查對(duì)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(jiǎn)化模型。
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