織物復合材料的案例
復合材料設計--纖維織物鋪放強度
一般對硼／環氧復合材料可取β＝0.63，玻璃／環氧復合材料可取雇＝0.20。
正交織物復合材料彈性常數和基本強度
以織物(指以相互垂直的經紗和緯紗構成的正交織物，如玻璃纖維布)為增強材料制成的復合材料單層板稱為織物復合材料單層板，又稱雙向單層板。織物復合材料在工程上廣泛使用。若用nL和nT分別表示單位寬度正交織物中經向和緯向纖維量，實際上只需知道兩者的相對比例即可。例如(1 ：1)平衡型織物，則nL ：nT ＝l ：1；(4 ：1)單向織物，則nL ： nT ＝4 ：1。經向和緯向纖維量與總纖維量之比為
因此，對于(1 ：1)平衡型織物，fL＝50％，fT＝50％；(4 ：1)單向織物fL＝80％，fT＝20％。
正交織物復合材料的彈性常數
如圖4.5.1(a)所示的雙向板可看成兩塊單向板[圖4.5.1(b)與(c)]的組合，再將兩單向板以纖維互相垂直的方向新結在一起[圖4.5.1(d)],受力后具有相同的應變。
雙向單層扳的彈性常數可以按以下公式預測
(1)經向彈性模量EL
式中E1、E2——分別表示單向板的縱向彈性模量和橫向彈性模量；
fL、fT——分別為經向纖維含量和緯向纖維含量，fL和fT可由式(4．5．1)分別計算
K——織物波紋影響系數，通常取K＝0.90—0.95。
(2)緯向彈性模量ET
式中的符號與式(4.5.2)相同。
(3)經向泊松比νL和緯向泊松比νT
式中ν1為單向板的縱向泊松比。
正交織物復合材料的泊松比很小，這是由于橫向纖維阻止了泊松收縮
(4)經緯剪切彈性模量GLT
式中G12——單向板的面內剪切模量
K——織物波紋影響系數。
展開 abaqus三維復合材料彈塑性+漸進損傷本構模型-3D VUMAT ￥145
對于纖維增強復合材料的模擬，在<a href="/major/ABAQUS中，集成了二維Hashin失效準則與多種損傷演化準則，但缺少三維的復合材料本構模型。
參考一篇已發表的SCI文章，使用Fortran語言建立三維平紋織物復合材料彈塑性、漸進損傷本構模型-Vumat子程序。平紋織物復合材料在1方向和2方向絲束性能近似相同。
該程序是博士期間學習復材子程序的小部分總結，編程結構并不是非常漂亮及完美，但確保能順利運行，且單元驗證結果與理論公式一致，介意請勿拍。
程序中塑性迭代部分并非主流的牛頓-拉夫遜和梯度下降方法，但經過驗證能夠適用于該模型，介意請勿拍。
附件內容：1. inp算例模型(低速沖擊工況，1/4模型，層間使用cohesive element) 2. 子程序 3 .使用方法 4.參考論文名稱
首先介紹該子程序的使用方法與效果
1. 在ABAQUS中建立三維復合材料模型，這里建立一個簡單的方塊。賦給材料方向，1,2方向分別表示絲束的方向，3方向表示垂直于1，2的方向，也就是面外方向。
2. 建立材料屬性
3. 建立顯示Explicit計算時間步，時間0.005，在場輸出中勾選輸出 SDV和 STATUS.
4. 劃分網格，賦給Explicit 3D stress單元類型，邊界條件根據需要設定即可，此處不再贅述。此處劃分為一個單元，使用12方向往復加載卸載。建立Job，提交模型前在Job中選擇該子程序，設置雙精度計算。
5. 查看結果，等效塑性應變在卸載時沒有變化，再次加載時剪切應力按照原來的路徑返回，剪切損傷在卸載時也保持不變。
6. 將該子程序應用在低速沖擊模型中，可以順利運行。
接下來簡要介紹該子程序的相關理論，子程序、參考的論文名稱以及輸入材料參數的對應含義打包在附件中。
展開 手搓TexGen—機織復合材料參數化建模技術
我研究生的小方向就是立體織物復合材料。盡管剛畢業改換到CFD領域的工作，但是我仍然對一個東西充滿執念。
那就是通過代碼參數化生成織物復合材料的細觀模型，就像英國諾丁漢大學的TexGen那樣。
盡管那時候代碼水平還比較基礎，但就是這個執念讓我不斷研究在數值仿真中網格到底應該如何表達，幾何如何轉換為網格，有了網格應該如何渲染，如何把復雜的織造參數和網格構建聯系起來。
限于自身當時的技術能力，利用業余時間，我在一年后才勉強實現了一個簡單平面機織的的胞元網格，并且可以導入到ABAQUS中使用。但是代碼運行效率很低，更復雜截面和更大尺度無法實現。
因為各種原因，這個工作就此擱置了。
直到前幾年，我導師請我幫忙編一個機織材料的性能預測軟件。我自覺編程和計算機圖形水平提升不少，決定把前面的工作撿起來。
需求牽引，先把最難的參數化建模搞定。
軌跡參數化建模與力學性能預測
用代碼做參數化建模最難的在哪呢？
首先是要建立好紗線之間的接觸關系，因為這是幾何的約束條件。這個約束條件，涉及到經緯紗的截面形狀、尺寸、紗線間距。最終得到的基礎軌跡線見下圖的紅線，這個基礎軌跡線十分重要，通過旋轉、平移就可以獲的更大的尺寸和數量。
如果一切都是參數，那么經紗跨過緯紗的個數、穿越的層數都是參數化的，這就要求基礎軌跡線的數學表達非常合理且高效。
第二難點，接截面隨軌跡的變化。我們假定截面時時刻刻垂直于當地的軌跡，那就像水管那樣，隨形而動。
實際上，到了這一步，基礎的建模問題就接近解決了。
最后一個難點是三維渲染。最不可小視的就是它，而且這一個應該最先做。
展開 Abaqus復合材料織物層板壓潰分析 ￥50
近期咨詢復合材料層板壓潰分析的特別多，原來是今年的“上緯杯”第五屆全國大學生復合材料設計與制作大賽題目是“復合材料吸能柱結構”，于是，我們也湊湊熱鬧，做一個Abaqus復合材料織物波紋板壓潰的案例。
波紋板壓潰效果圖
1
幾何模型
幾何形式為一段近似波紋板的結構，其草圖如下：
拉伸50mm后形成幾何實體，為了快速誘導壓潰的產生，波紋板的頂部設置45°倒斜角，如下圖所示。
層壓板由織物組成，共8層，鋪層順序為[0/90]2s，板厚約2mm，逐層將幾何進行切分，共切分出8層，如下圖所示。
2
材料模型
該分析模型中的材料模型采用Abaqus內嵌的織物的VUMAT，該程序為內嵌程序，看不到源代碼，但是我們可以直接填寫材料參數，調用其本構就可以，電腦上也無需配置子程序。
面內織物及層間COHESIVE 的材料參數如下所示。
展開 
一種柔性透氣壓電復合織物
這種更注重均衡性能的設計策略進一步促進了功能材料在可穿戴設備和柔性電子產品中的應用。
圖1 具有多級結構的壓電陶瓷復合織物示意圖及其應用
圖2 多級壓電復合纖維機械性能和壓電性能的仿真結果
圖3顯示了這種壓電復合織物的合成示意圖，其主體由PZT陶瓷骨架和P（VDF-TrFE）涂層組成，兩側再貼附銅網作為電極。與采用的織物模板類似，相互纏繞的亞毫米級多股陶瓷纖維構成了 PZT 陶瓷骨架，而組成陶瓷纖維束的微米級 PZT 纖維則是二級結構。包覆PZT陶瓷骨架的P(VDF-TrFE)薄膜不僅為壓電復合織物提供了更好的機械性能，而且本身也是壓電材料，進一步提高了其壓電性能。
圖3 壓電陶瓷復合織物的合成示意圖及相關表征
而這種壓電復合織物內部獨特的多級孔隙結構，也讓其具有良好的透氣性（圖4）。在機械性能方面，相比于傳統的壓電復合材料，這種壓電復合織物具有更高的楊氏模量，斷裂強度，拉伸率，韌度及斷裂能（圖4）。
圖4 壓電陶瓷復合纖維的透氣性及機械性能
在壓電性能方面，這種具有多級結構的壓電陶瓷織物能夠產生128 V的開路電壓，足以同時點亮75盞LED。在1MΩ的最佳匹配電阻下，能夠產生 0.75 mW cm-2的瞬時功率密度，遠高于之前報道的工作（圖5）。
圖5 壓電復合織物的壓電性能
為了評估這種壓電復合織物在人體運動監測和能量收集中的潛在應用，研究人員將其作為鞋墊墊于鞋底，從而將人體行走產生的能量轉換為電信號。在此基礎上，研究人員構建了一種基于該種壓電復合織物的計步器，用于計算步行時的步數。在2分鐘內，該計步器成功記錄了63步，同時將其顯示在手機屏幕上。
此外，由這種壓電復合織物產生的電信號還可用于人運動時的能量收集。
展開 CF/PEEK復合材料的性能研究-江蘇君華特塑-王二平
近年來，以PEEK為首的特種工程塑料，以其耐溫性高、韌性好、耐疲勞性好、自潤滑、阻燃、生物植入性材料、可回收等特點，迎合了航空航天、軍工、醫療、特殊機械行業的要求，應用領域逐漸拓寬。
PEEK與纖維材料的有效復合，大大提高了材料的性能。連續CF/PEEK復合材料中，連續碳纖維的高強高模特性，賦予復合材料很高的強度和模量，以及抗變形特性。碳纖維織物增強PEEK復合材料(本文簡稱為連續CF/PEEK，又稱為CCF/PEEK)，以其抗彎曲曲面韌性好，抗疲勞性好，具有單向帶材無法替代的優勢，應用于對曲面要求較高的場合。
由于PEEK價格高，與碳纖維結合的復合材料價格更是不菲。對其復合材料的研究，以tencate、蘇威、恩欣格、帝人等外資企業牽頭，國內研發相對延遲，主要集中在高校、科研院所和極少數企業之中。
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司是為數不多的企業之一，江蘇君華立足于PEEK為基體的特種工程塑料研究，近年來由短纖維增強PEEK延展到連續纖維增強PEEK復合材料的研究，研發過程中一些成果供業內人士借鑒。
展開 連續纖維增強熱塑性復合材料工藝及應用
來源：SAMPE
作者：姚志佳
一、概述
連續纖維增強熱塑性復合材料由于其輕質、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業，航空航天，軍工，電子等諸多領域已經廣泛的應用。連續纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）是以連續纖維作為增強材料，以熱塑性樹脂為基體，通過將熱塑性樹脂熔融浸漬的工藝制造的高強度、高剛性、高韌性的復合材料。可選用的增強材料包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、植物纖維、以及玄武巖纖維。可以選用的樹脂基體有PP、PE、PA6、PA66、PC、PET、TPU、PPS、PEEK等。根據產品性能及成型要求的不同，增強材料的形態可以是單向的，也可以是織物。
盡管短纖維和長纖維熱塑性復合材料占整個熱塑性復合材料市場的主導地位。但由于連續纖維獨特的特點，近年來國際上連續纖維增強熱塑性復合材料市場仍然保持著快速增長，國外行業巨頭也正將連續纖維增強的熱塑性復合材料及相關企業作為重點開發方向和并購的首選標的。其中朗盛收購了德國Bond-Laminates、三菱收購QPC、東麗公司收購荷蘭的Tencate；而韓華、巴斯夫、科思創、英力士等化工巨頭也都推出了相應的連續纖維增強熱塑性復合材料。
目前，掌握連續纖維增強熱塑性復合材料技術的企業主要集中在德國、荷蘭、英國、美國等少數歐美國家。我國有部分企業掌握了一部分連續纖維增強熱塑性復合材料的技術，但是在連續纖維增強特種工程塑料復合材料方面，我國與國外依舊存在非常大的差距。
展開 常用復合材料設計模擬軟件特點匯總
它可以用有限元分析（FEA）軟件的前處理器（目前支持Nastran或Ansys的有限元系統）來輸入有限元網格，然后用復合材料織物鋪敷所有表面，直至得到整個結構的鋪層。它可以將鋪層信息轉化為適于有限元分析的層合材料性鋪覆及纖維鋪放等技術在內的大多數復合材料生產工藝。 VISTAGY軟件被廣泛應用在航空、汽車、船舶、醫療、體育用品和交通內飾件行業。
Anaglyph公司 開發的復合材料軟件產品：Laminate Tools、CoDA和LAP。 Laminate Tools集復合材料結構設計、分析和制造功能于一體。CoDA可輔助面板、梁、接頭、法蘭和層合板的初步工程設計。LAP軟件的功能是對復合材料層合板進行深入的分析和設計。
Laminate Tools可以用CAD系統提供的信息定義表面，然后模擬材料的鋪敷。它可以用有限元分析（FEA）軟件的前處理器（目前支持Nastran或Ansys的有限元系統）來輸入有限元網格，然后用復合材料織物鋪敷所有表面，直至得到整個結構的鋪層。它可以將鋪層信息轉化為適于有限元分析的層合材料性能，也可以在有限元分析中調用鋪層信息。它還可以采用復合材料的特有方式對有限元分析結果進行后處理，如檢查各個層合板的功能，然后，軟件將這些鋪層信息用于制造過程——輸出平整的鋪層模型用來鋪疊和剪切，或者在制造過程中，將鋪層輪廓投影（用激光設備）在模具表面。
ESI集團的復合材料軟件產品：SYSPLY、PAM-RTM和PAM-FORM。SYSPLY是一款模擬工具，用于設計多種鋪層形式構成的復合材料結構。PAM-RTM則用于模擬樹脂注射纖維增強材料的制造工藝，即樹脂傳遞模塑（RTM）。PAM-FORM是一款模擬塑料和復合材料熱成型的軟件。
展開 Matlab APP/PyQt開發：把自己的算法可視化
為什么要開發自己的小軟件
我讀研究生承擔的第一個項目，是用MATLAB GUI開發了一種織物復合材料力學性能預測軟件。
用現在的眼光看，那個軟件實在是簡陋無比。但就是這個小小的東西，讓我和軟件結了緣。盡管我從事工業軟件開發是在這很多年以后了，但是第一次開發出界面，能夠點幾下計算出結果的興奮感我至今仍記得。
因為這個契機，我畢業后堅持開發了很多自己的算法并且界面化，也逐漸轉到了工業軟件方向。
這幾年了解下來，我發現很多課題組都有不少自己的實用算法，但是因為專業限制，這些算法普遍沒有一個好用的交互界面和渲染窗口。
玉不琢，不成器。一個界面，可以大大提升我們科研成果的展示度，方便傳承和持續升級，也有利于保護我們的代碼。
現在很多縱橫向項目交賬的時候都要求交付軟件或者硬件樣機，靠幾篇論文結題的時代已經過去了。
對于課題組來說，大部分的情況下，也不需要用到多么高深復雜的軟件技術。Matlab APP Designer或者Py Qt足夠了，這兩個東西上手也比較容易。
算法類小軟件的界面的工作無非就是三條：
(1) 用戶通過界面輸入參數或者文件；
(2) 點擊按鈕調用算法完成計算；
(3) 界面展示結果。
尤其是Matlab APP Designer，簡直是廣大MATLAB用戶的福音，它和QT十分相似，尤其是新的容器和網格布局的引入，大大提升了實用性。
靜界有限元工作室案例
我們在《（二）自己也能開發ABAQUS復合材料層合板自動建模工具？》一文中，闡述了使用Matlab APP Designer開發自己的建模工具的案例。
展開 主動變形智能復合材料設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告
主動變形智能復合材料
設計與變形模擬報告 ￥19.89
在通電條件下，MFC發生電能-機械能轉換，驅動結構復合材料發生變形。主動變形智能復合材料的變形能力與MFC的性能、結構復合材料的厚度、鋪層方向等因素有關。復合材料的優勢是其結構包括鋪層的可設計性，因此，需進行鋪層設計及變形模擬方面的工作，為后續實驗研究提供理論指導。
二、研究內容
本項目以復合材料層合板+MFC復合后的材料為研究對象，以復合材料層合板的力學性能、MFC的基本性能為輸入，以復合材料層合板+MFC復合后的材料最大彎曲角度為2°為目標，進行鋪層設計和變形仿真模擬。建立厚度、鋪層方式與變形角度的關系，篩選出優化的鋪層和厚度，為下一步進行縮比典型試驗件的設計和研制提供理論指導。
展開 【推薦】一款ABAQUS施加周期性邊界條件的插件
建立一個簡單復合材料單胞有限元模型，賦予材料屬性，創建裝配體，進行網格劃分。
運行plug-ins菜單下的EasyPBC V1.3插件，輸入當前工作model和part名稱，選擇要計算的材料宏觀參數（對應周期邊界條件加載），宏觀參數求解與否可自主選擇。
非常的方便。
四、插件下載
關注微信公眾號：ABAQUS在線，后臺回復“EasyPBC”，直接獲取網盤下載地址。
君華又一篇CF/PEEK復合材料論文收錄于《纖維復合材料》期刊
江蘇君華特種工程塑料制品有限公司工程技術研究中心的復合材料研發部門于2022年3月在《纖維復合材料》期刊雜志上刊登發表了《連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究》的文章。
連續碳纖維織物增強PEEK熱塑性復合材料匹配性研究<<<<
論文聚焦行業熱點，采用科學準確的研究方法，利用公司先進的研究設備和科研環境，經過耐心細致的反復試驗，得出精確詳實的實驗數據，收獲創新成果匯總成文。
該文對比了國內外七大碳纖維廠家的T300 3K纖維織物，分別與PEEK樹脂復合，從碳纖維性能、外觀、復合材料產品性能、復合材料破壞斷面和浸潤效果等方面綜合評估，考察碳纖維和PEEK樹脂材料的匹配性。通過驗證匹配，篩選出組合性能較好的四種，其中兩種組合的效果更好。篩選匹配方法可為行業應用材料選型和工業化生產提供借鑒和參考。
關于我們<<<<
江蘇君華特種工程塑料有限公司主導產品為 PEEK聚醚醚酮樹脂、型材及其制品，具有良好的耐溫性、韌性和耐疲勞性，以及自潤滑、阻燃、可植入性和可回收等特點，符合航空航天、軍工、醫療、特殊機械行業的要求，應用領域逐漸拓寬。該主導產品屬于江蘇省發展的先進制造業高端新材料集群和產業鏈“先進碳材料”復合材料及“化工新材料”，產業導向上屬于制造業“核心關鍵基礎材料”，已有16年的研發生產經驗。
PEEK聚醚醚酮是醫療骨科關節修復替代、運動醫學與軍工、航空航天產業關鍵領域發展替代進口的重要一環，屬于國家高新技術產業鏈及關鍵領域“強鏈、補鏈”的核心關鍵基礎材料，從根本上解決我國醫用PEEK材料依賴進口、臨床急需的相關創新產品開發缺乏基礎原料支撐、特殊領域被國外“卡脖子”等問題，打破國外壟斷，實現進口替代。
展開 一款ABAQUS施加周期性邊界條件的插件 附EasyPBCuserguideV1.3下載
周期性邊界條件
在復合材料力學計算中，通常選擇一個微觀的
代表體單元（RVE）來表征宏觀的力學性能，此時RVE的外輪廓的邊界條件應為周期性邊界條件（
Periodic Boundary Conditions），其作用是
使邊界處應力連續和位移連續。
周期性邊界條件不同于循環對稱邊界條件，雖然兩者都是對模型進行簡化，但后者主要針對周向循環，即我們說的1/2,1/3,1/4……模型，在模型邊界處使用的相當于“tie”連接。
周期性邊界條件表觀上可理解為：
RVE模型進行無窮多次陣列，即得到完整的模型，這里陣列方向可是兩個或三個：（1）比如織物復合材料（有基體），就需要是三個方向；（2）若是二維織物材料（沒有基體），只需要進行兩個方向，一般施加的載荷也是在這個平面內，比如拉伸，壓縮，剪切等，但如果進行面外彎曲和扭轉也是可以的；（3）兩個方向的還有一個最簡單的，一個平面正方形板，加上周期性邊界條件，那就可以得到一個無限大的平板。
關于周期性條件的加載， simwe論壇中有幾篇較好的帖子，有興趣的可以看看。
周期性邊界條件（PBC）的施加總結
http://forum.simwe.com/forum.php?mod=viewthread&tid=1081613&highlight=%E5%91%A8%E6%9C%9F%E6%80%A7%E8%BE%B9%E7%95%8C%E6%9D%A1%E4%BB%B6
給一般網格施加周期性邊界條件的python程序
http://forum.simwe.com/forum.php?
展開 Texgen與Abaqus的聯合使用---整合貼
前貼---Texgen與Abaqus的聯合仿真_abaqus中織物仿真 abaqus復合材料-技術鄰 (jishulink.com)
正貼：
1.PART-01 Texgen-GUI界面介紹_abaqus織物仿真 復合材料-技術鄰 (jishulink.com)
2.PART-02 Texgen-Weave模塊下2D織物的模型建立_復合材料 abaqus復合材料-技術鄰 (jishulink.com)
3.PART-03 Texgen-3D Weave模塊下織物模型的建立00_abaqus復合材料 abaqus織物仿真-技術鄰 (jishulink.com)
PART-03 Texgen-Orthogonal織物模型的建立01_ABAQUS 復合材料-技術鄰 (jishulink.com)
PART-03 Texgen-Angle Interlock織物模型的建立02_復合材料 abaqus中織物仿真-技術鄰 (jishulink.com)
PART-03 Texgen-Layer to Layer織物模型的建立03_復合材料 abaqus織物建模-技術鄰 (jishulink.com)
4.PART-04 Texgen-Layered模塊的使用_復合材料 abaqus中織物仿真-技術鄰 (jishulink.com)
5.PART-05 Texgen通用建模方法_abaqus織物建模 abaqus復合材料-技術鄰 (jishulink.com)
PART-05 Texgen通用建模方法00-小節說明_復合材料 abaqus織物建模-技術鄰 (jishulink.com)
PART-05 Texgen通用建模方法01-創建紗線_abaqus織物建模-技術鄰 (jishulink.com)
PART-05 Texgen通用建模方法02-截面指派_
展開 美國宇航局先進復合材料技術之3D打印碳纖維復合材料
技術概述
美國宇航局格倫研究中心（NASA Glenn Research Center）的創新者與路易斯維爾大學和美國空軍合作，開發了一種增材制造技術，使用熱固性聚酰亞胺樹脂生產具有高溫性能的復合材料零件。
該工藝使用選擇性激光燒結（SLS）來熔融加工NASA新型RTM370酰亞胺樹脂的粉末狀產品，該樹脂填充有精細研磨的碳纖維。隨后可以對所得復合材料零件進行后固化，為高溫航空航天應用做準備，從而提供可承受300°C以上溫度的3D打印復合材料零件。
這是增材制造聚合物技術的重大進步，通過提供一種需要相對較低熔融溫度的SLS工藝，創建得到具有高溫能力的復合材料，從而能夠對具有復雜幾何形狀的零件進行3D打印，以實現高性能應用。
? 3D科學谷白皮書
技術特征
NASA的這項技術是首個成功實現高溫碳纖維填充熱固性聚酰亞胺復合材料的3D打印技術。對碳纖維填充的RTM370進行選擇性激光燒結后進行后固化，以實現更高的溫度性能，從而獲得玻璃化轉變溫度為370℃的復合材料部件。
▲NASA 通過SLS 工藝3D打印的熱固性聚酰亞胺復合材料，打印完成后需進行后固化。
SLS工藝通常使用熱塑性聚合物粉末，所得零件的有效溫度范圍為150-185°C，但與傳統加工材料相比，通常較弱。最近，高溫熱塑性塑料已經通過高溫SLS工藝制造成3D零件，需要380°C的熔化溫度，但這些部件的可用溫度范圍仍低于200°C。
NASA的熱固性聚酰亞胺復合材料在150-240°C之間可熔融加工，允許使用常規SLS 3D打印設備。隨后，使用多步驟循環對所得零件進行后固化，將材料緩慢加熱至略低于其玻璃化轉變溫度，同時避免在過程中發生尺寸變化。
展開 