鋪層建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時(shí)間：2026-01-05
鋪層建模的視頻教程
任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布)使用
任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布)使用 下載鏈接： 任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布)_abaqus纖維微觀建模 復(fù)合材料層合板-技術(shù)鄰
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鋪層建模的實(shí)例教程
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：對結(jié)構(gòu)件的三維模型抽取中面，對中面劃分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，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，建模效率低下的問題。
展開 插件介紹：
這是一個(gè)任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，可以層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及每一層的樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個(gè)部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，如圖所示：
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示：
這里首先要完成模型的設(shè)定。自上而下分別為目標(biāo)模型，樹脂部件名稱，纖維部件名稱，以及如圖所標(biāo)的參數(shù)，并需要指定纖維半徑與每一層的鋪層角度（角度的值為0~180）、厚度、樹脂含量，拖動(dòng)滑塊，設(shè)定纖維投放失敗最大嘗試次數(shù)，該值適用于所有層。
此外，層數(shù)不限，自下而上鋪層，就是說第一層在最低層。預(yù)設(shè)5層，如果少于5層，需要把多余的行刪去。
數(shù)值盡量采用小數(shù)，例如5.0，RC的值為0~1之間。
此插件所生成的是可變形的實(shí)體模型，設(shè)定好之后就可以點(diǎn)擊ok或apply進(jìn)行生成。
插件說明
此插件所生成的是實(shí)體模型。
使用做了視頻，可以在視頻中查看效果。視頻鏈接：
任意鋪層角度UD層合板纖維尺度建模插件（纖維隨機(jī)分布)使用視頻教程_培訓(xùn)課程-技術(shù)鄰
為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運(yùn)行，路徑采用默認(rèn)就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進(jìn)行解壓安裝。新版界面如下：
注意，路徑盡量默認(rèn)，也可以自定義安裝，如果自定義安裝請安裝到與傳統(tǒng)安裝一致的地方。
今后插件的發(fā)行格式均采用壓縮包與安裝包并行的形式。
承諾：
1.凡是購買插件的用戶，使用過程中若是遇到Bug，本人將承諾對發(fā)現(xiàn)的bug進(jìn)行修復(fù)。
展開 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 02：產(chǎn)品概述
在已有類型工具基礎(chǔ)上，提供獨(dú)立可視化圖形界面，強(qiáng)化了參數(shù)鋪層建模，引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn)設(shè)計(jì)功能，滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真一體化的需求。
圖. 纏繞復(fù)合材料壓力容器設(shè)計(jì)仿真一體化
當(dāng)定義復(fù)合材料層表時(shí)，使用圖形界面即時(shí)查看復(fù)合材料層。調(diào)整纏繞角時(shí)，可自動(dòng)計(jì)算與調(diào)整結(jié)構(gòu)層厚度。可通過COPV結(jié)構(gòu)計(jì)算和分配鋪層材料性能。
圖. WoundSIM用戶界面
WoundSIM產(chǎn)品優(yōu)勢與特點(diǎn)：
- 增強(qiáng)了壓力容器幾何構(gòu)型與層厚度的相關(guān)性
- 提供的全面鋪層設(shè)計(jì)參數(shù)允許結(jié)構(gòu)快速重構(gòu)
- 開發(fā)的工具與獨(dú)立的可視化用戶界面
- 更快的時(shí)間響應(yīng)（一般30層結(jié)構(gòu)生成時(shí)間<1秒）
- Layup的結(jié)構(gòu)渲染方便層間的選擇和識別
- 可快速和全自動(dòng)的生成COPV有限元模型和后處理
- 與 Abaqus完全兼容和集成
- 自動(dòng)與Abaqus WCM模型轉(zhuǎn)換
- 與 Isight參數(shù)優(yōu)化流程兼容
- 開發(fā)的XML API數(shù)據(jù)接口，確保與其它軟件軟件或客戶的內(nèi)部工具的開放性
- 集成COPV參數(shù)優(yōu)化能力，滿足減重優(yōu)化需求
- 集成設(shè)計(jì)仿真模型VS測試數(shù)據(jù)校準(zhǔn)功能
圖.
展開 另外，文檔內(nèi)容還主要包括：
（1）如何創(chuàng)建3D laminates
（2）solid laminate 的屬性及建模，算例包含如下幾個(gè)：
算例1在帶孔曲面襯墊上直接定義3D層壓材料單元（Create a 3D laminate on a pad）
3D模型：帶孔曲面襯墊
算例概述：
直接在3D實(shí)體的兩個(gè)面之間建3D掃掠網(wǎng)格，然后對網(wǎng)格賦實(shí)體層壓材料物理性質(zhì)（solid laminate properties）（包含操作：用字符串定義鋪層，修改鋪層屬性、添加子鋪層組等等）。
算例2基于全局鋪層拉伸2D網(wǎng)格（Extrude the 2D mesh using the global layup）
3D模型：擋泥板
算例概述：
從一個(gè)已經(jīng)定義了層壓板物理性質(zhì)的FEM文件出發(fā)，拉伸全局鋪層成為3D單元（extrude layup to 3D），檢查拉伸出的3D鋪層實(shí)體，并以此為基礎(chǔ)改變鋪層厚度，smooth拉伸，把拉伸的單元集合成一個(gè)3D層
算例3基于全局鋪層填充成實(shí)體（Create a solid laminate using the global layup）
3D模型：帶孔曲面襯墊
算例概述：
首先定義2D關(guān)聯(lián)網(wǎng)格，導(dǎo)入已有的層壓材料物理性質(zhì)來創(chuàng)建全局鋪層，通過填充層壓材料的方法在3D實(shí)體的兩個(gè)面之間定義復(fù)合材料，并定義新的材料方向，檢查創(chuàng)建的區(qū)域（Zones）。
Lesson_4_Modeling_3D_Laminates.pdf
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鋪層建模的相關(guān)專題、標(biāo)簽、搜索
鋪層建模的最新內(nèi)容
在此案例中，模型包含為方形破片與纖維復(fù)合材料板材，為了能夠表示不同鋪層方向的材料力學(xué)性能，對不同鋪層方向分別建模，為了節(jié)省計(jì)算量與計(jì)算時(shí)間，模型簡化為1/2模型，同時(shí)在板材與破片接觸的區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格加密處理，建立好的有限元模型如圖1所示。 在纖維復(fù)合材料板材法線方向上添加破片速度為500m/s。
插件介紹：
這是一個(gè)任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，可以層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及每一層的樹脂含量。纖維采用隨機(jī)分布，纖維與樹脂分為兩個(gè)部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，如圖所示：
點(diǎn)擊它，打開插件界面，如圖所示：
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：對結(jié)構(gòu)件的三維模型抽取中面，對中面劃分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。
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)成為未來汽車的發(fā)展趨勢，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
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02：產(chǎn)品概述
在已有類型工具基礎(chǔ)上，提供獨(dú)立可視化圖形界面，強(qiáng)化了參數(shù)鋪層建模，引入結(jié)構(gòu)優(yōu)化與試驗(yàn)設(shè)計(jì)功能，滿足復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仿真一體化的需求。
圖.
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12.Abaqus/CMA復(fù)材分析案例
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本研修班課程設(shè)置主要分為三個(gè)部分：第一部分包括Abaqus復(fù)合材料建模的基本概念與基本分析方法，通過此部分的學(xué)習(xí)，學(xué)員可以快速掌握復(fù)合材料建模、鋪層、分析、后處理等力學(xué)基本概念與仿真操作方法；第二部分主要對工程中遇到的問題進(jìn)行專題講解，包括夾層復(fù)合材料、增強(qiáng)復(fù)合材料，復(fù)合材料損傷、沖擊、疲勞等力學(xué)工況的分析；第三部分為Abaqus高級應(yīng)用，專題針對CMA 插件進(jìn)行講解，主要側(cè)重建模思路與基本方法，將復(fù)合材料設(shè)計(jì)
說明
本教程為小球低速?zèng)_擊復(fù)合材料的有限元分析教程，層合板使用的是平面殼單元模型，可以直接由Abaqus自帶的鋪層模塊進(jìn)行建模，建模比較方便，計(jì)算速度快，但是缺點(diǎn)也很明顯，殼單元無法添加二維hashin準(zhǔn)則，從而無法得到損傷結(jié)果，同時(shí)仿真精度較差。
