纖維鉸模擬的案例
【JY】ETABS纖維鉸的使用
ETABS中框架單元的非線性行為可以通過塑性鉸和纖維鉸兩種方式實現，塑性鉸是通過建立力與變形關系，從整體上描述截面的非線性行為，而纖維鉸則是通過將截面離散為有限根纖維，并假定每根纖維處于單軸應力狀態，在平截面假定的基礎上依據纖維材料的本構關系確定截面的非線性行為，這在模擬軸力（特別是變軸力）與雙向彎矩耦合作用下的非線性行為非常有效。
1. 纖維鉸的分類
纖維鉸的有限元實現方式有兩種，一種為剛度法，另一種為柔度法。
剛度法是通過位移形函數建立單元剛度矩陣的方法，這種方法計算效率高，易收斂。但由于剛度法中位移形函數采用的是hermite插值（三次多項式插值），而曲率為位移的二階導，因此曲率為線性分布。因而，對于強非線性部位通常需要多個纖維鉸才能精確模擬位移分布，如圖1所示。但是對于常規的框架梁、柱，非線性行為通常集中出現于框架兩端的塑性區，如果能夠合理的確定塑性區的長度，分別在框架兩端布置纖維鉸，剛度法也具有很好的精度，如圖2。如果無法預估出塑性鉸的長度，宜使用多個纖維鉸以獲取更高的精度。
圖1 結構受力形態與四個剛度法單元模擬效果
圖2 常規框架集中鉸設置
柔度法則是以單元截面力插值為出發點，形函數可以由力平衡條件直接確定，單元內任意截面的內力都可以由形函數得到，利用虛力原理，得到單元的柔度矩陣，求逆后得到單元剛度矩陣。柔度法雖然計算量有所增加，但是一個單元即可較精確地模擬構件的非線性行為，因而總體上計算效率仍然很高。
纖維鉸從積分方法上還可以分為集中鉸和分布鉸兩種形式，由于單元剛度矩陣需要截面剛度沿桿件長度進行積分得到，因此需要進行數值積分，積分點位置選取不同，計算結果也有差異。
展開 ANSYS知識普及6——如何模擬球鉸連接（ANSYS專家編輯，非原創，歡迎轉摘）
結構的剛性部分可以使用MPC184的剛性桿或剛性梁單元來模擬，運動部分可以使用MPC184的滑塊，球鉸，銷軸和萬向聯軸器單元模擬。因為這些單元使用拉格朗日乘子法實現，ANSYS能夠輸出約束反力和力矩。
約束單元
如果沒有其它說明，使用這些單元時，三維單元選項(KEYOPT(2) = 0)為默認值。
1.球鉸模型
球鉸
設置KEYOPT(1) = 5來定義二節點的球鉸。兩個節點必須重合。3維球鉸每個節點有三個自由度(x，y和z方向平移)。2維球鉸單元(KEYOPT(2) = 1)每個節點有二個自由度(x，y方向平移)。
球鉸單元的運動約束施加方式：組成單元的兩個節點平移位移保持一致；不約束轉動自由度（如果存在）
圖184.2: "MPC184球鉸約束幾何"顯示單元的幾何形狀和節點位置。單元由二個節點(I，J和K)定義。假設節點二個節點(I和J)具有相同的空間坐標。
圖184.2: MPC184球鉸約束幾何
該單元不必輸入材料剛度特性，目前不支持單元生死。
MPC184球鉸單元輸入概要總結了單元輸入參數。 MPC184球鉸單元輸出數據提供單元輸出的常用描述。
MPC184單元的假設和限制
球鉸單元限制
· 節點I和J必須重合。
· 不能在組成球鉸單元的節點上施加位移邊界條件。
· 方程求解器(EQSLV)必須選稀疏矩陣求解器。
展開 Poncin Yachts公司采用模擬軟件PAM-RTM，模擬帶加強纖維的樹脂注射和灌輸過程
Poncin Yachts公司采用模擬軟件PAM-RTM，模擬帶加強纖維的樹脂注射和灌輸過程，優化了公司的生產工藝
美國亞特蘭大，2006年船舶展（Boat Show 2006），法國巴黎，2006年1月11日：Poncin Yachts公司第一次受益于ESI集團（ISIN FR0004110310）的PAM-RTM軟件技術。PAM-RTM軟件是一個注入式合成材料生產工藝的模擬軟件。Poncin Yachts公司通過與合成材料的專業公司進行技術合作，將應用工程使用在自己的工業系統當中，從而確立了在船舶制造業還從未見到過的生產模式。研究工作是由“東部塑料工業區”（P?le de Plasturgie de L’Est）完成的。該工業區廣泛采用了ESI集團的加強纖維樹脂注入模擬技術。
的確，Poncin Yachts公司是法國游船業一個新的生產廠家，開發和生產九米到十五米的現代帆船系列，其自動化的生產工具采用創新的生產工藝，具有很高的性能。這種工藝就是用真空注入和浸入合成材料的工藝，生產船殼和甲板。
采用ESI集團的PAM-RTM軟件，該公司開發了新的系列工具，采用“閉合模具”技術，生產合成材料的器具。有了這種創新的技術，工件的質量和表面的光潔度可以更好。同時采用真空注射和灌輸技術，可以保證樹脂在各個腔室里的均勻分布，使工件重量穩定，強度大。所有的參數都通過與傳感器連接在一起的自動控制機自動管理，傳感器不斷地檢查溫度，壓力，流量等參數。
“閉合模具”由于采用了可以完全自動化的生產工藝，在尊重和保護環境和人員方面具有很大的優點。樹脂以加壓的方式注入，因此避免了人與有害產品接觸的機會。有害的有機合成物質（COV）處在閉合的環境當中，并在后期經過處理，因此可以把有害氣體的排放量減少五到十個PPM，也就是比2007年將實行的歐洲標準低兩倍。
展開 abqus纖維編制過程模擬
需要做一個纖維編制模擬過程，想要咨詢一下關于纖維定義，載荷運動定義，變量輸出等基礎問題。
求一個有相關經驗，或者可以給點建議的朋友，可有償答疑
abaqus模擬周期性邊界條件（單向纖維復材單胞） ￥19.89
題目描述</h1><p>利用平面單元計算單向纖維增強復合材料的有效性能。纖維直徑為7微米，纖維體積分數為60%，纖維的彈性模量40GPa；基體材料的彈性模量3GPa，v=0.3。施加周期性邊界條件求解材料的有效性能。</p><p><br></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/202502/attachment/4a4e39c5b64d46798dcb247a76dc7fe1.png" style="display: inline-block;">
<img src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/4a4e39c5b64d46798dcb247a76dc7fe1.png" data-mobile-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/4a4e39c5b64d46798dcb247a76dc7fe1.png?image_process=/format,webp" data-pc-src="https://img.jishulink.com/202502/attachment/4a4e39c5b64d46798dcb247a76dc7fe1.png?
展開 柔性再生碳纖維濕法取向仿真模擬及其復合材料性能研究
纖維粗粒化模型(Coarse-grained Model)通過把數個小球看作一個小球，可有效簡化建模的復雜度，如 LI 等[17]通過粗粒化模型模擬單個血紅蛋白纖維，有效觀察了血紅蛋白的機械行為。因此，本研究用一個直徑為 0.1 mm的小球代替 10 個直徑為 0.01 mm 的小球，總計 60個直徑為 0.1 mm 的小球顆粒串連在一起來模擬單根長度為 6 mm 的碳纖維。如圖 5a 所示，當使用剛性纖維模型進行模擬時，纖維無法像真實纖維一樣在流場中彎曲變形，并且在運動過程中會因為無法彎曲而在針嘴處發生堵塞。如圖 5b 所示，經過柔性化處理后的纖維模型在計算域內運動時，其形態上呈現出不同程度的彎曲變形。表 1 列出了纖維顆粒的物理特性。
在有限元軟件 Fluent 中設置流體相關參數。求解器設置為瞬態求解，流體的流動性質為層流，密度為 1 014 kg/m3，動力黏度為 32 kg/(m·s)。針筒模型上表面設置為壓力進口面，進口表壓力為0.03 MPa；漸縮針嘴出口設置為壓力出口面，出口壓力設置為標準大氣壓。
2.3 EDEM-Fluent 耦合模型的建立
基于 DEM 離散元軟件和 CFD 有限元軟件的工作原理，兩者均不能單獨完成固液兩相流的模擬分析，但是通過建立 DEM 與 CFD 的耦合框架可以將這兩類軟件聯系起來，使其利用各自的計算優勢完成固液兩相流的數值模擬。在耦合模擬中，EDEM負責生成顆粒，計算固相運動、動態和碰撞特性；Fluent 模擬液相中的瞬態流場。搭建的耦合框架可實現兩個軟件之間的數據交互，繼而完成耦合模擬。
仿真開始后，在壓力作用下，流體在通道內流動，形成漸縮流場。柔性纖維在流場入口面上隨機生成，并跟隨流體在流場中運動。
展開 基于LS-DYNA的方形破片侵徹纖維復合材料數值模擬
關鍵詞：LS-DYNA，纖維復合材料，沖擊動力學，失效模型，破片侵徹
復合材料能夠使各種材料在性能上互相取長補短，使其綜合性能遠遠優于單一材料，從而滿足生產生活中多樣化的需求。現今材料技術也不斷朝著多種材料復合的方向發展，復合材料采用不同的基體與增強體能夠實現不同的力學性能，常見的基體有合成樹脂、橡膠陶瓷及一些金屬金屬材料等。增強體從形態上分，常見的有纖維體與粒狀體，從材料上分，有碳材料、硼材料、碳化硅及一些高聚物材料。現有的復合材料中的增強體以纖維體為主，以纖維體為增強體的復合材料有著比重小、比強度和比模量大等優點，纖維復合材料被廣泛應用于汽車、飛機等民用領域以及戰斗機、導彈等軍用領域。
LS-DYNA為一款著名的動力學有限元分析軟件，因為能夠很好地對幾何非線性問題、材料非線性問題與接觸非線性問題進行求解，被廣泛應用在沖擊動力學與爆炸力學領域。
在此案例中，模型包含為方形破片與纖維復合材料板材，為了能夠表示不同鋪層方向的材料力學性能，對不同鋪層方向分別建模，為了節省計算量與計算時間，模型簡化為1/2模型，同時在板材與破片接觸的區域進行網格加密處理，建立好的有限元模型如圖1所示。 在纖維復合材料板材法線方向上添加破片速度為500m/s。
圖 1 有限元模型
侵徹后的板材如圖2所示，破片接觸板材瞬間應力云圖如圖3所示，
圖 2 侵徹后的纖維復合材料板材
圖 3 破片接觸板材瞬間應力云圖
破片的速度曲線如圖4所示。
圖 4 破片速度曲線
最后，有相關需求歡迎通過公眾號“320科技工作室”與我們聯絡。
展開 abaqus碳纖維復合材料熱固化模擬-球形件模型 ￥400
abaqus碳纖維復合材料熱固化模擬，球形件模型，chile模型，內附inp，CAE，ODB模型
Moldex3D模流分析之回火模擬考慮纖維配向對翹曲結果的影響
此回火模擬將進行翹曲結果計算，并提供過程中多段的位移量值，Von Mises應力，剪應力和溫度分布。
回火分析結果列表
在Moldex3D R17版本之后，回火模擬幾何變形考慮了的纖維配向的影響；透過考慮纖維配向效應，使得翹曲結果預測可以獲得更準確的結果。
回火模擬考慮纖維排向設定流程
步驟1：檢查確認含纖維材料的項目中，計算參數的「充填/保壓」頁面預設考慮了「纖維方向分析」；并且「翹曲變形」頁面中，無論使用強化版求解器或標準求解器，也會自動確認「計算考慮纖維配向方向」。
含纖材料計算機參數設定會開啟預設考慮執行纖維配向計算
步驟2：默認的微觀力學模型是Mori-Tanaka模型，用戶可以依照需求更改其他模型。回火仿真的微觀力學模型會承接「翹曲變形」頁面設置，并且可以在Log文件中檢查仿真模式。
目前提供三種微觀力學模式可供選擇
步驟3：在「應力」頁面中，使用者要選擇的分析方式為「回火類型」。然后，在標準分析序列中（CFPCW）模擬完成應力Stress-S分析。
回火類型及邊界設定與啟動應力分析
注意：使用這可以重新檢查Log檔(*.lgs)，其中記錄微觀力學仿真類型會與翹曲Warp模擬同步一致(*.lgw)。
應力Log文件內會紀錄影響回火分析的相關訊息
案例分享
比較兩個分別不同進澆方式的平版，其各自考慮纖維配向效應及不考慮纖維配向(凌亂配向)的影響。使用者可以在回火模擬結束時(EOA)獲得Z-Displacement結果，如下表所示。可以從針點進澆結果看到，不考慮纖維配向及考慮纖維配向的變形量值及趨勢是不同的；此現象在側邊進澆的平面也有相同趨勢與現象。
展開 abaqus模擬FRP纖維混凝土板受力分析 ￥20
Abaqus軟件中模擬FRP聚合物增強混凝土板在這種情況下，用FRP（增強聚合物纖維）和鋼筋增強的混凝土板承受25000牛頓的力。它進入并通過該力進入混凝土板本期中使用的分析是以非線性方式執行的靜態常規分析下圖顯示了附著在混凝土板上的FRP纖維鋼筋由具有彈性和塑性的鋼制成，在這里您可以看到鋼筋被埋在混凝土中FRP增強聚合物纖維，代表纖維增強聚合物，用于通過安裝在平板，橫梁和圓柱等表面上來修復或增強各種混凝土結構凝土材料的行為是用混凝土的可塑性破壞來 建模的，在這個模型中，混凝土應力和混凝土應力的行為必須分別包括在個例子中。接下來是根據裂縫位移的混凝土單軸抗拉強度參數在下圖中，您可以看到混凝土板的抗拉強度
展開 基于MS對界面聚合分子動力學模擬：哌嗪 /芳酰胺纖維
關鍵詞：
Materials Studio，分子動力學模擬，均方位移，界面聚合
通過界面聚合制備納濾膜的方法廣泛應用與膜分離技術領域。該篇工作通過研究PIP單體在水中和PIP在PPTA水和中擴散的分子動力學模擬。首先構建了含PIP單體的水模擬盒子，在此基礎上構建了PIP單體的PPTA-水凝膠模擬盒子，通過MSD曲線分析PPI純水體系和PPI-水凝膠體系中遷移速率。
DOI: 10.1039/c9ta12984g
以下內容分步驟對文獻模擬過程進行分析：
1、建立基礎模型
構建PIP、PPTA、H2O分子模型，如圖1所示。
圖1 不同物質的分子結構模型
2、構建Amorphous cell模型
利用Materials Studio (MS)中的Amorphous cell模塊，在COMMPASSII力場條件下構建兩個模型：（1）模型包含10個PIP分子和320個水分子；（2）10個PIP分子、40個TBP分子、1個含2重復單元PPTA。
（a） （b）
圖1 兩個模型（a：PPI）（b：PPI-PPTA）
（a）（b）（c）
圖2 兩個模型的AC參數（a：PPI）（b：PPI-PPTA）（c：模型參數）
2、模型結構優化
使用Forcite 模塊對上述混合有機相模型分別進行結構優化，使其達到最佳的模型結構和穩定的能量體系。模型參數如圖3所示。收斂和能量數據如圖5所示。
展開 
幾篇不錯的關于纖維增強MMCs模擬方面的文章
有空的可以看看，2篇英文，一篇中文
FEM study of thermal residul in composites.pdf
Fibre-matrix stress transfer through a discrete interphas.pdf
SiC纖維增強復合材料基體裂紋偏移機理的有限元分析.pdf
Moldex3D模流分析之RTM模擬整合AniForm復材分析纖維排向
挑戰
1、市面上較缺少不同模擬工具間的無縫整合
2、纖維布在成型過程中，纖維排向會有劇烈改變
3、纖維布應力和纖維重新排向會影響纖維布的局部排向范圍及滲透特性
解決方案
整合Moldex3D RTM模擬技術與AniForm的成型分析
效益
1、簡化數據接口并改善設計工程師的工作流程
2、提高RTM模型的的準確度
3、提高RTM模擬結果的準確性
案例研究
本案例研究目標是比較兩種不同的模型：一是直接以假定的正交纖維布排向進行模擬；二則是將AniForm所分析的纖維布排向預測結果納入考慮，以觀察不同的輸入條件是否會明顯影響最終的樹脂注塑模擬結果。
在本研究中，AniForm團隊首先以AniForm軟件進行了編織纖維布的成型模擬，輸出ASCII檔案之后，再輸入至Moldex3D進行RTM模擬。
圖一 整合AniForm與Moldex3D進行RTM仿真流程
以本案例而言，一個層壓板包括五個迭層為 [(0/90)]5的纖維布，鋪覆在模腔中成為最終的產品型狀。接下來將模穴加熱并注入樹脂，待產品固化取出，即為最終的已成型編織纖維布。
圖二 以AniForm模擬纖維織物鋪覆成型過程
為了在后續的Moldex3D注塑模擬中，將成型過程產生的纖維織物扭曲現象納入考慮，因此先以AniForm進行復材成型模擬。圖三即為AniForm所預測部層壓板在成型過程中不同的變形狀況。這些變形將影響在最后完全閉模階段時平面內的剪切分布及纖維重新排向(如圖四)。
圖三 AniForm預測不同情況下的產品變形
圖四 AniForm預測的剪切角度分布
如上所述，接下來以Moldex3D建立兩個注塑模型。圖五為兩種注塑模型的配置，第一種假設纖維布仍然是正交的，亦即每個部位皆是0度或90度(淺藍色為0度；深藍色為90度)。
展開 二維Cohesive建模：模擬纖維與基體粘結滑移破壞 ￥50
建立基體部件（二維可變形殼）
建立二維可變形線
布爾操作
劃分網格
將inp文件導出，通過matlab進行處理，插設纖維與基體之間界面單元，參考下文文獻中的流程，之后將修改后的inp文件導入Abaqus
設置材料屬性，添加邊界條件
提交計算，對結果進行后處理，圖為拔出口處基質受壓引起的損傷。
圖為不同纖維角度的拉拔力曲線
**附件為二維界面插設coh的matlab程序，提供售后服務，謝謝大家。
Moldex3D模流分析之纖維強化復材件射出模擬
Moldex3D 提供射出成型結果中纖維配向、初始應力 (翹曲應力)、纖維濃度以及縫合線的輸出。從 Moldex3D 輸出的檔案可直接由 Ansys Workbench 讀取，并可與 Ansys Material Designer 提供的材料模型進行整合，以利于纖維強化復材件的射出模擬。以下是使用Moldex3D 輸出結果項至 Ansys Workbench 的操作流程介紹：
?使用纖維強化復材時，須注意在前處理的計算參數中，有啟用「執行纖維配向計算」功能。若使用者想預測纖維濃度 (Fiber Volume Fraction) 在塑件內的分布，則須額外勾選進階選項中「計算填料濃度」功能。
?請注意：初始應力(*.ist )對應到射出成型分析中，由充填與保壓階段形成在模穴內部的應力，頂出后所造成的翹曲變形。因此若要輸出初始應力，在設定分析順序時，應選擇有包含充填( F )、保壓 ( P ) 以及翹曲 ( W ) 的分析。
?完成 Moldex3D 模擬分析。
?當分析完成后，在 FEA 接口的功能選項中，選取欲輸出的檔案：纖維濃度 (fiber volume fraction) (*.fcd)、初始應力 (*.ist)、縫合線 (*.nwd) 或纖維配向 (*.o2d)。除了勾選的功能外，軟件同時也會輸出 Ansys 可讀的網格檔(*.ans 與 *.cdb)。
?此處輸出之檔案可直接以 Ansys Workbench Toolbox 中的 Injection Molding Data 讀取。
?在 Ansys Workbench 環境中，提供一套短纖維復合材料仿真流程，可預測短纖維強化復材之射出成型件的熱機械行為。
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