機(jī)織復(fù)合材料建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2025-12-12
機(jī)織復(fù)合材料建模的視頻教程
【技術(shù)鄰直播四場(chǎng)】ABAQUS復(fù)合材料分析培訓(xùn)-一次掌握Abaqus各類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模與分析
直播內(nèi)容簡(jiǎn)介： 第一場(chǎng)直播內(nèi)容為： 1.傳統(tǒng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模方式介紹 2.Composite layup快速建模 第二場(chǎng)直播內(nèi)容： 9月15日 1.復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)建模分析（3種加筋方式） 2.蜂窩夾層結(jié)構(gòu)建模與分析：等效彈性常數(shù)建模/蜂窩細(xì)節(jié)建模 3.圓柱坐標(biāo)系/離散坐標(biāo)系在復(fù)合材料建模中的應(yīng)用 第三場(chǎng)直播內(nèi)容： 9月22日
￥266 8小時(shí)32分鐘 14792播放
查看
機(jī)織復(fù)合材料建模的實(shí)例教程
我們經(jīng)常說(shuō)的平紋布、斜紋布就是一種機(jī)織材料。本文就以平紋機(jī)織復(fù)合材料為例，探討其損傷研究仿真方法。
機(jī)織復(fù)合材料力學(xué)性能研究方法
機(jī)織復(fù)合材料力學(xué)的研究發(fā)展的已經(jīng)較為成熟，目前用的最多的就是多尺度分析，即從纖維束內(nèi)部的微觀、到RVE（代表性單元：?jiǎn)伟┘?xì)觀、再到均質(zhì)化處理的宏觀分析，逐層遞進(jìn)獲取材料參數(shù)。
其中以細(xì)觀研究開展較多，也是初學(xué)者必須過(guò)的一道坎。這里面首個(gè)難點(diǎn)就是建模。當(dāng)然如果我們借助英國(guó)諾丁漢大學(xué)開發(fā)的TexGen也可以完成建模和網(wǎng)格任務(wù)，但是掌握建模和網(wǎng)格技術(shù)對(duì)我們研究相關(guān)問題是十分有好處的。
我們需要搞清楚TEX單位與紗線截面積的換算關(guān)系，然后選擇一種截面作為紗線截面形狀（橢圓、圓、矩形、多邊形），再根據(jù)紗線位置關(guān)系，確定纖維軌跡。
平紋織物單元體截面示意圖（《基于嵌入式約束的機(jī)織復(fù)合材料細(xì)觀建模與分析》）
整完模型后，就要開始做網(wǎng)格。
比較麻煩的是樹脂網(wǎng)格，因?yàn)槔w維束嵌入在樹脂內(nèi)的，纖維的這種分布，在進(jìn)行布爾運(yùn)算的時(shí)候，樹脂區(qū)域會(huì)搞出很多薄片區(qū)，這使得網(wǎng)格劃分、收斂性成了問題。
為此，這里采用嵌入式約束解決這個(gè)問題。
嵌入式約束方法
商用軟件ABAQUS中內(nèi)置的嵌入式約束（Embedded）可以模擬一種物體浸潤(rùn)在另一物體內(nèi)的完全耦合關(guān)系，在鋼筋混凝土的力學(xué)模擬中應(yīng)用廣泛。
該方法無(wú)需對(duì)被浸潤(rùn)物的幾何模型進(jìn)行布爾運(yùn)算，大大降低了建模和網(wǎng)格離散的難度與工作量。
也就是說(shuō)這個(gè)時(shí)候，我們可以單獨(dú)處理網(wǎng)格和纖維的網(wǎng)格，然后在ABAQUS中施加Embedded即可。
Embedded模型
本構(gòu)模型與子程序
纖維是橫觀各向同性，樹脂是各向同性的。因此我們需要在子程序中分別定義兩者的本構(gòu)。
展開 但是由于TexGen名氣實(shí)在太大，很多人比較認(rèn)可，我們決定也基于體素思想，寫一版三維機(jī)織復(fù)合材料建模軟件。</p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
<figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202512/attachment/a4b4d9b46dc648e5abd437c2972ce7b0.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/a4b4d9b46dc648e5abd437c2972ce7b0.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/a4b4d9b46dc648e5abd437c2972ce7b0.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202512/attachment/a4b4d9b46dc648e5abd437c2972ce7b0.png?
展開 我研究生的小方向就是立體織物復(fù)合材料。盡管剛畢業(yè)改換到CFD領(lǐng)域的工作，但是我仍然對(duì)一個(gè)東西充滿執(zhí)念。
那就是通過(guò)代碼參數(shù)化生成織物復(fù)合材料的細(xì)觀模型，就像英國(guó)諾丁漢大學(xué)的TexGen那樣。
盡管那時(shí)候代碼水平還比較基礎(chǔ)，但就是這個(gè)執(zhí)念讓我不斷研究在數(shù)值仿真中網(wǎng)格到底應(yīng)該如何表達(dá)，幾何如何轉(zhuǎn)換為網(wǎng)格，有了網(wǎng)格應(yīng)該如何渲染，如何把復(fù)雜的織造參數(shù)和網(wǎng)格構(gòu)建聯(lián)系起來(lái)。
限于自身當(dāng)時(shí)的技術(shù)能力，利用業(yè)余時(shí)間，我在一年后才勉強(qiáng)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)簡(jiǎn)單平面機(jī)織的的胞元網(wǎng)格，并且可以導(dǎo)入到ABAQUS中使用。但是代碼運(yùn)行效率很低，更復(fù)雜截面和更大尺度無(wú)法實(shí)現(xiàn)。
因?yàn)楦鞣N原因，這個(gè)工作就此擱置了。
直到前幾年，我導(dǎo)師請(qǐng)我?guī)兔幰粋€(gè)機(jī)織材料的性能預(yù)測(cè)軟件。我自覺編程和計(jì)算機(jī)圖形水平提升不少，決定把前面的工作撿起來(lái)。
需求牽引，先把最難的參數(shù)化建模搞定。
軌跡參數(shù)化建模與力學(xué)性能預(yù)測(cè)
用代碼做參數(shù)化建模最難的在哪呢？
首先是要建立好紗線之間的接觸關(guān)系，因?yàn)檫@是幾何的約束條件。這個(gè)約束條件，涉及到經(jīng)緯紗的截面形狀、尺寸、紗線間距。最終得到的基礎(chǔ)軌跡線見下圖的紅線，這個(gè)基礎(chǔ)軌跡線十分重要，通過(guò)旋轉(zhuǎn)、平移就可以獲的更大的尺寸和數(shù)量。
如果一切都是參數(shù)，那么經(jīng)紗跨過(guò)緯紗的個(gè)數(shù)、穿越的層數(shù)都是參數(shù)化的，這就要求基礎(chǔ)軌跡線的數(shù)學(xué)表達(dá)非常合理且高效。
第二難點(diǎn)，接截面隨軌跡的變化。我們假定截面時(shí)時(shí)刻刻垂直于當(dāng)?shù)氐能壽E，那就像水管那樣，隨形而動(dòng)。
實(shí)際上，到了這一步，基礎(chǔ)的建模問題就接近解決了。
最后一個(gè)難點(diǎn)是三維渲染。最不可小視的就是它，而且這一個(gè)應(yīng)該最先做。
展開 <div contenteditable="false" width="100%">
<p><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">機(jī)織復(fù)合材料方向</span><span style="font-family:'宋體';font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">賦予</span></p>
<p class="a a3"><span class="a a3">1. </span><span class="a a3" style="font-size:12.0pt;white-space:pre-wrap;">分段賦予方向</span></p>
<p><img src="https://img.jishulink.com/msimage/202303/126e50d847f22ed0c77d0cb14f66beb1.png" style="width:415.3pt;height:184.55pt;" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/msimage/202303/126e50d847f22ed0c77d0cb14f66beb1.png?image_process=/format,webp/quality,q_40/resize,w_400" data-pc-src="https://img.jishulink.com/msimage/202303/126e50d847f22ed0c77d0cb14f66beb1.png?
展開 我們可以把前面談到的參數(shù)化網(wǎng)格生成技術(shù)用到三維機(jī)織復(fù)合材料上，想做什么結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格就做什么結(jié)構(gòu)的網(wǎng)格，還是網(wǎng)格質(zhì)量更好的六面體。
三維機(jī)織復(fù)合材料參數(shù)化生成網(wǎng)格技術(shù)
看過(guò)前面文章的朋友應(yīng)該知道，我們對(duì)于機(jī)織材料做網(wǎng)格，是直接跳過(guò)CAD模型這一步的。
直接根據(jù)幾何特點(diǎn)做網(wǎng)格，而不是先有CAD幾何。當(dāng)然，這需要了解網(wǎng)格的構(gòu)造原理。ABAQUS的六面體網(wǎng)格，只要知道構(gòu)造網(wǎng)格的8個(gè)節(jié)點(diǎn)和排序規(guī)律，就可以用一行字符創(chuàng)建出網(wǎng)格。
類比到修真世界，就是口訣（代碼）+符咒（字符串）+陣法（數(shù)據(jù)排布）。
機(jī)織復(fù)合材料看似復(fù)雜、幾何參數(shù)多。但是由于周期性排布的特點(diǎn)，總能找到一個(gè)代表性單元。只要把握住這個(gè)代表性單元，就完成了一般的工作。
只要是經(jīng)緯排布的紗線，我們總可以找到這樣一個(gè)基礎(chǔ)紗線軌跡（紅色線）：
然后用這個(gè)基礎(chǔ)軌跡，作對(duì)稱、平移等等，得到更大尺寸和更多數(shù)量的結(jié)構(gòu)：
再之后就是將紗線截面沿著軌跡掃掠，邊掃掠，邊得到網(wǎng)格：
同時(shí)，根據(jù)軌跡生成材料局部坐標(biāo)系：
三維機(jī)織復(fù)合材料參數(shù)化網(wǎng)格生成軟件
我們將上述方法集成到軟件中，就得到了快速創(chuàng)建網(wǎng)格的軟件：
纖維軌跡c
纖維網(wǎng)格
樹脂網(wǎng)格
效果
彎聯(lián)結(jié)構(gòu)
直聯(lián)結(jié)構(gòu)
嵌入式約束將樹脂和纖維耦合
展開 
機(jī)織復(fù)合材料建模的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
機(jī)織復(fù)合材料建模的最新內(nèi)容
突破長(zhǎng)度極限，開啟制造新紀(jì)元
在高端復(fù)合材料領(lǐng)域，長(zhǎng)度一直是衡量制造能力的核心標(biāo)尺。傳統(tǒng)CF/PEEK單向帶受限于工藝瓶頸，往往只能提供數(shù)十米至數(shù)百米的斷續(xù)產(chǎn)品，接頭頻繁、性能波動(dòng)、效率低下成為困擾行業(yè)的頑疾。
如今，江蘇君華特種高分子材料股份有限公司自豪地推出連續(xù)長(zhǎng)度1000米CF/PEEK預(yù)浸帶（LU-CF/PEEK）—這不是簡(jiǎn)單的數(shù)字疊加，而是熱塑性預(yù)浸料制造技術(shù)的革命性跨越。
復(fù)合材料多尺度力學(xué)仿真中，代表性體積單元（RVE）的幾何建模與網(wǎng)格劃分是前處理階段的主要工作之一。受周期性邊界條件的約束，纖維在模型邊界處的切割精度直接影響后續(xù)網(wǎng)格匹配。當(dāng)纖維端面與基體表面未能完全共面時(shí)，往往產(chǎn)生微小幾何階躍，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)投影誤差。這些問題在手動(dòng)腳本處理時(shí)出錯(cuò)的概率較高。
針對(duì)上述情況，基于Abaqus環(huán)境開發(fā)了Periodic RVE Generator插件，對(duì)纖維生成
<div contenteditable="false" width="100%" class="ql-align-justify">
<p style="-webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 8px 0px; outline: 0px; max-width: 100%; clear: both; min-height:
QuantumATK
QuantumATK是一套完整的原子級(jí)仿真工具包，由全球領(lǐng)先的原子尺度建模專家團(tuán)隊(duì)開發(fā)并提供技術(shù)支持。QuantumATK通過(guò)在新材料篩選過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更高效的仿真工作流程，顯著減少材料研發(fā)時(shí)間與成本。這些工作流程可替代或指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)，來(lái)選擇和優(yōu)化產(chǎn)品系統(tǒng)中的材料。
QuantumATK提供先進(jìn)的圖形用戶界面與獨(dú)特的方法完備性，使用戶能夠在一個(gè)集成框架內(nèi)計(jì)算各種基本材料屬性
一套深度集成、功能豐富的 Matlab 近場(chǎng)動(dòng)力學(xué)（Peridynamics）原代碼合集。代碼不僅復(fù)現(xiàn)了PD領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)算例（彈性問題驗(yàn)證），更進(jìn)一步拓展到了熱力學(xué)、復(fù)合材料及跨尺度耦合算法。適合作為研究生的科研底座、畢業(yè)設(shè)計(jì)參考或PD算法的深度進(jìn)階學(xué)習(xí)資料。
基礎(chǔ)理論實(shí)現(xiàn)：
鍵基 PD (BBPD)：最經(jīng)典的鍵基模型，適用于脆性材料破壞分析。
常規(guī)態(tài)基
會(huì)議簡(jiǎn)介
2026年第九屆機(jī)械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國(guó)際會(huì)議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會(huì)議將匯聚全球權(quán)威的機(jī)械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學(xué)者，旨在解決工程實(shí)踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
MEACM自2017年以來(lái)，已先后在香港、哈爾濱、北京、三亞等多個(gè)國(guó)家地區(qū)舉行，并在過(guò)去8年中取得了成功，成為了真正的國(guó)際性的活動(dòng)。會(huì)議通過(guò)投稿參與報(bào)告
會(huì)議簡(jiǎn)介
2026年第九屆機(jī)械工程與應(yīng)用復(fù)合材料國(guó)際會(huì)議(MEACM 2026)將于2026年8月21日-23日在伊斯坦布爾，土耳其召開。本次會(huì)議將匯聚全球權(quán)威的機(jī)械工程和復(fù)合材料領(lǐng)域的專家學(xué)者，旨在解決工程實(shí)踐中的復(fù)雜問題并展示最新科研成果。
MEACM自2017年以來(lái)，已先后在香港、哈爾濱、北京、三亞等多個(gè)國(guó)家地區(qū)舉行，并在過(guò)去8年中取得了成功
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型2個(gè)月前
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動(dòng)力學(xué)
內(nèi)插0厚度cohesive以模擬層間分層
復(fù)合材料采用VUMAT子程序，內(nèi)附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
可贈(zèng)送收集的纖維復(fù)合材料相關(guān)學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型2個(gè)月前
Abaqus纖維復(fù)合材料螺栓連接件拉伸模型
顯示動(dòng)力學(xué)
復(fù)合材料采用VUMAT子程序，內(nèi)附有cae，inp，puck子程序，操作視頻，ODB等文件
可贈(zèng)送收集的纖維復(fù)合材料相關(guān)學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！
ABAQUS 纖維復(fù)合材料層合板鉆孔2個(gè)月前
ABAQUS 纖維復(fù)合材料層合板鉆孔，采用puck失效準(zhǔn)則，內(nèi)附CAE, inp, ODB, VUMAT子程序
可贈(zèng)送快速建模插件及abaqus纖維復(fù)合材料學(xué)習(xí)資料，特別適合初學(xué)者！
