纖維尺度建模
關(guān)注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2026-01-05
纖維尺度建模的視頻教程
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（纖維隨機分布)_abaqus纖維微觀建模 復合材料層合板-技術(shù)鄰
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復合材料切削加工瓶頸與多尺度建模仿真技術(shù)探討
三者形成“現(xiàn)象揭示-模型構(gòu)建-方法綜述”的邏輯遞進關(guān)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(gòu)件宏觀加工質(zhì)量，為工藝參數(shù)優(yōu)化與刀具設(shè)計提供科學依據(jù)。
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ABAQUS細觀混凝土隨機骨料、鋼纖維建模(Python二次開發(fā))
鋼纖維隨機生成、投放和相交判斷； 7. 建模維度包括平面二維和空間三維； 8. Python二次開發(fā)參數(shù)化建模，方便修改模型，提高建模效率和避免返工； 9. 可結(jié)合ABAQUS FORTRAN子程序進行有限元分析。
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纖維尺度建模的實例教程
插件介紹：
這是一個任意鋪層角度的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。纖維采用隨機分布，纖維與樹脂分為兩個部件。
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模型，樹脂部件名稱，纖維部件名稱，以及如圖所標的參數(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體模型，設(shè)定好之后就可以點擊ok或apply進行生成。
插件說明
此插件所生成的是實體模型。
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（纖維隨機分布)使用視頻教程_培訓課程-技術(shù)鄰
為了安裝方便，這里新增了安裝包，雙擊運行，路徑采用默認就行。并為防止特殊情況，這里也提供了壓縮包，可以通過傳統(tǒng)安裝方式進行解壓安裝。新版界面如下：
注意，路徑盡量默認，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進行修復。
展開 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）中纖維增強混凝土幾何模型的復現(xiàn)。
論文中建立的二維纖維增強混凝土模型包含粗骨料、砂漿、纖維、骨料與砂漿的界面過渡區(qū)、纖維與砂漿的界面過渡區(qū)在內(nèi)的多相材料，且混凝土砂漿中包含隨機分布的孔隙。
本案例中，采用CAD纖維混凝土2D V1.1插件在AutoCAD內(nèi)通過參數(shù)化建模建立骨料、纖維、孔隙及界面過渡區(qū)幾何圖形，各組分在CAD內(nèi)已分圖層，需要分別另存為dxf文件后再導入到ABAQUS。（注意本案例中纖維部件不包含界面過渡區(qū)）
在ABAQUS中將保存的圖形文件以草圖的形式分別導入。
利用草圖分別建立不同組分的模型部件。
將各部件賦值對應的材料，并進行裝配。
可對模型劃分網(wǎng)格，如論文中的三角形網(wǎng)格。
也可劃分四邊形網(wǎng)格。
展開 在ANSYS內(nèi)構(gòu)建隨機分布的纖維除了采用命令流的方式外，還可以采用AutoCAD模型導入的方法，在這里對CAD生成隨機纖維及導入ANSYS進行詳細介紹。
首先采用CAD隨機三維纖維插件進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、長度、角度的三維分布的圓柱體纖維，插件嚴格控制纖維之間不發(fā)生干涉，同時插件會在CAD內(nèi)生成與圓柱體纖維相適配的帶有空洞的長方體基體。
設(shè)置好參數(shù)運行CAD隨機三維纖維插件，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導入。
打開ANSYS Workbench，新建一個分析，在Geometry上右鍵，選擇導入剛才保存的.sat纖維模型文件：
模型是包括圓柱體纖維、帶孔的長方體基體兩部分。纖維及長方體基體均為實體。
生成后就可以進行網(wǎng)格劃分、模擬分析等操作了。
建模所用到的插件：
CAD_隨機三維纖維插件
展開 （a）巨骨舌魚；（b-d）鱗片微納結(jié)構(gòu)，其中（c）中三種顏色虛線曲線代表纖維層螺旋排布的三個周期，（d）中黃色虛線曲線代表局部扭曲偏轉(zhuǎn)排布的纖維層；（e-f）仿生自下而上的組裝策略；（g）仿生制備的螺旋膠合板結(jié)構(gòu)人工材料及微結(jié)構(gòu)。
針對這個挑戰(zhàn)，近期，中國科學技術(shù)大學俞書宏教授領(lǐng)導的仿生研究團隊受天然巨骨舌魚鱗片盔甲的微納尺度螺旋膠合板結(jié)構(gòu)的啟發(fā)（a-d），提出一種自下而上的基于刷涂和層壓相結(jié)合的高效組裝策略（e-f），利用生物相容性的微納米纖維和天然高分子作為構(gòu)筑組分，首次成功制備出具有仿生螺旋膠合板結(jié)構(gòu)的三維體型人工結(jié)構(gòu)材料（g）。相關(guān)研究結(jié)果以“Biomimetic twisted plywood structural materials”為題在線發(fā)表于《國家科學評論》(Natl Sci Rev 2018; doi: 10.1093/nsr/nwy080)。
仿生螺旋膠合板結(jié)構(gòu)材料在截面方向上的切片（標尺為四百微米）。大量切片可視化地揭示了仿生螺旋膠合板結(jié)構(gòu)材料在更大的尺度下實現(xiàn)了微納米纖維的周期性螺旋排布仿生螺旋膠合板結(jié)構(gòu)材料在裂紋尖端的切片（截面方向）。裂紋尖端的大量切片展示了復雜扭曲態(tài)的主裂紋以及位于裂尖前端的諸多微小裂紋。這些裂紋相關(guān)的特征被認為是結(jié)構(gòu)材料中重要的增韌機理。
研究表明，該工作所構(gòu)筑的人工材料在一定程度上復制了自然結(jié)構(gòu)材料的多尺度構(gòu)造和韌化機理，實現(xiàn)了力學性能遠超其基本構(gòu)筑組分的預期結(jié)果，并能與天然骨密質(zhì)等諸多自然材料以及其它多種人工結(jié)構(gòu)材料相媲美。
展開 Digimat 是由 e-Xstream engineering（現(xiàn)歸屬 Hexagon Manufacturing Intelligence）開發(fā)的專業(yè)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(xiàn)了從微觀纖維 / 基體界面到宏觀結(jié)構(gòu)性能的跨尺度預測。其強大功能體現(xiàn)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(huán)氧樹脂體系為例，該模塊展現(xiàn)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(jié)果相關(guān)性達 0.91，翹曲變形預測精度比傳統(tǒng)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(yè)應用中成果顯著。在航空航天領(lǐng)域，某型無人機機翼設(shè)計借助 Digimat，成功減重 15% 的同時保持等效剛度，開發(fā)周期縮短 6 個月，物理試驗次數(shù)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(chǎn)成本降低 20% 。
Digimat 在某行業(yè)應用成果對比圖
Digimat 優(yōu)勢眾多。它擁有深度的材料數(shù)據(jù)庫，包含 Solvay、Toray 等主流廠商的實測數(shù)據(jù)；多尺度銜接流暢，微觀到宏觀的過渡算法經(jīng)過嚴格驗證；并且專門針對復合材料量產(chǎn)工藝開發(fā)，適配各種工業(yè)場景。
如果你正在從事復合材料相關(guān)工作，Digimat 絕對是你提升工作效率、優(yōu)化設(shè)計的得力助手。它能幫助你在設(shè)計環(huán)節(jié)顯著減輕重量，提高產(chǎn)品性能，降低成本和縮短上市時間。
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“Ansys 2025 全球仿真大會”仿真應用大賽優(yōu)秀作品展示
本屆仿真應用大賽最終評選出 30 篇 TOP 優(yōu)秀作品，分別榮獲一、二、三等獎及行業(yè)最佳實踐獎。近 200 位來自汽車、半導體、高科技、能源等行業(yè)的仿真精英參賽，他們以前沿思維與創(chuàng)新實踐，充分展現(xiàn)了仿真技術(shù)的無限潛能。我們將陸續(xù)為大家分享獲獎佳作，帶您一同領(lǐng)略仿真賦能創(chuàng)新的非凡力量，希望用戶能從中汲取靈感、啟迪思路。
在當今追求高性能與可持續(xù)發(fā)展的工業(yè)領(lǐng)域，復合材料正成為越來越多行業(yè)的首選材料。其卓越的比強度、比模量、耐腐蝕性和高度可設(shè)計性，使其在航空航天、汽車制造、電子設(shè)備等行業(yè)中逐漸取代傳統(tǒng)金屬材料。然而，傳統(tǒng)的復合材料分析方法難以準確捕捉材料微觀結(jié)構(gòu)對宏觀性能的影響，導致設(shè)計中不得不引入較大安全系數(shù)，既增加成本又限制材料性能發(fā)揮。但現(xiàn)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
<figure style="text-align: center;" class="ql-align-center"><figure class="figure-image" contenteditable="false" data-img="https://img.jishulink.com/202505/attachment/bac005127e9e4c4fafa6a0ac4883fc5b.png
插件介紹：
這是一個任意鋪層角度的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。纖維采用隨機分布，纖維與樹脂分為兩個部件。
插件介紹：
這是一個具有周期性的ud單胞細觀建模插件，可以指定單胞的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機分布，纖維與樹脂分為兩個部件。
操作說明：
首先打開abaqus CAE，在Plug-ins目錄下找到UD單胞細觀建模插件，如圖所示：
編輯
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點擊它，打開插件界面，如圖所示
1. 軟件概述與技術(shù)架構(gòu)
Digimat是由e-Xstream engineering（現(xiàn)歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發(fā)的專業(yè)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(lǐng)域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現(xiàn)了從微觀纖維/基體界面到宏觀結(jié)構(gòu)性能的跨尺度預測。
核心技術(shù)特點：
l 材料-工藝-性能一體化建模：集成材料數(shù)據(jù)庫包含
將超透鏡建模集成到多尺度光學系統(tǒng)仿真中
Frank Wyrowski
November 2024
摘要
摘要
這篇文章探討了近年來備受關(guān)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(guān)概念，并展示了 VirtualLab Fusion軟件在模擬和設(shè)計超透鏡方面的能力。所介紹的技術(shù)和功能計劃于
鋼纖維混凝土（SFRC）彌補了素混凝土抗裂性的不足，為建立鋼纖維混凝土的力學本構(gòu)模型，本案例通過CAD隨機纖維3D插件建立隨機分布的纖維線模型，并將模型導入ABAQUS內(nèi)，通過梁單元纖維模型，研究細觀纖維混凝土梁在三點彎曲下的破壞特征及荷載位移曲線。
在AutoCAD軟件內(nèi)，采用CAD隨機纖維3D V1.0插件建立隨機分布的線纖維三維模型
<h1 class="ql-align-justify"><em>插件介紹：</em></h1><p class="ql-align-justify">這是一個UD單層層合板細觀建模插件，可以指定層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及樹脂含量。纖維采用隨機分布。纖維與樹脂分開建模。</p><h2 class="ql-align-justify">操作說明：</h2><p class="ql-align-justify
