復合材料層合板的案例
【iSolver案例分享52】復合材料層合板彈性拉伸仿真
【iSolver案例分享52】復合材料層合板彈性拉伸仿真
引言：復合材料由于其優(yōu)異的性能，廣泛用于各個領域。結(jié)構(gòu)有限元軟件iSolver已發(fā)展到一定階段，現(xiàn)采用結(jié)構(gòu)有限元軟件iSolver進行結(jié)構(gòu)分析，iSolver可使用全自主的前后處理或者Abaqus作為前后處理工具。本文以標準復合材料層合板試樣的彈性拉伸仿真分析為例，采用Abaqus前后處理，模型分別輸入到iSolver求解器和Abaqus進行計算，并比對兩種有限元軟件的計算結(jié)果。
（1） 模型尺寸與網(wǎng)格
拉伸試件模型形狀為長方形，幾何尺寸根據(jù)聚合物基復合材料拉伸性能標準試驗方法確定，截面草圖如下圖所示。層合板單層厚度0.2mm，鋪層順序為，總厚度為1.6mm。
拉伸模型草圖尺寸
采用C3D8R單元對模型進行網(wǎng)格劃分，劃分結(jié)果如下圖所示。注意：由于層合板具有8層，因此對模型劃分網(wǎng)格時，厚度方向應為8的倍數(shù)個網(wǎng)格，本案例中使用8個網(wǎng)格。
（2） 材料及單元屬性
由于復合材料層合板在宏觀表現(xiàn)為線彈性力學行為，因此本模型中只需要對其賦予彈性屬性，單層板的材料屬性如下圖所示。
單層板材料屬性
使用abaqus自帶的composite layup功能對幾何模型進行層合板設置，分別設置鋪層角度。
復合材料層合板設置
最后復合材料層合板模型可以通過查詢鋪層查看其鋪層信息，如下圖所示。
復合材料層合板鋪層信息
（3） 邊界條件
分別在兩個端面處建立參考點RP-1與RP-2，分別與兩個端面進行耦合約束，方便施加載荷約束與載荷位移曲線結(jié)果的提取。左端固定，右端施加沿x方向的拉伸載荷2mm。
展開 Abaqus復合材料層合板仿真
碳纖維增強聚合物復合材料（CFRP）與傳統(tǒng)材料相比具有高比強度、高比模量、耐腐蝕等優(yōu)異性能，碳纖維復合材料密度僅為1.45～1.60×103kg/m3，比鋼輕了75%左右，被廣泛用于航空航天、汽車、船舶、軍工等工程領域。
目前被普遍用于工程中的纖維增強復合材料主要為層合板結(jié)構(gòu)，且均為多向板，在層合板的制造過程中，常由于許多不確定因素，使得層合板內(nèi)部出現(xiàn)各類缺陷，大大降低了層合板的強度和剛度。
由于復合材料的損傷失效問題過于復雜，解析方法受到數(shù)學工具的限制難以實現(xiàn)，而實驗也需要高昂的費用和時間成本難以廣泛應用，隨著計算機計算能力的發(fā)展，數(shù)值方法成為處理復合材料層合板損傷問題的強力手段。Abaqus針對復合材料提供了專業(yè)的建模工具和損傷分析理論來模擬復合材料層合板在各種工況下的失效行為。
1. Abaqus建模工具
Abaqus中的composite layup組件，是一種非常便捷的復合材料層合板結(jié)構(gòu)建模工具，其提供了三種常見的復合材料層合板模型，包括傳統(tǒng)殼、連續(xù)殼、和實體單元模型。傳統(tǒng)殼單元通過對殼的中性面進行離散，對于簡單的薄殼模型，其計算效率高，精度大；而連續(xù)殼單元間于傳統(tǒng)殼和實體殼單元之間，對三維實體進行離散，在涉及到接觸分析時其精度比傳統(tǒng)殼模型高；對于長厚比較小的層合板結(jié)構(gòu)通常需要使用實體單元來模擬。
2.損傷失效的仿真
復合材料層合板的失效主要包括面內(nèi)失效及層間失效兩種。面內(nèi)失效主要包括最大應力準則、最大應變準則、Tsai-Wu準則、Tsai-Hill準則、Puck準則、LaRC準則、Hoffman準則、Hashin準則等。最大應力和最大應變準則認為材料主方向上的應力或應變大于等于該方向上的強度時，材料發(fā)生破壞，其表達簡單，可直觀判斷失效模式，但是忽略了多種失效模式之間的耦合效應。
展開 Abaqus復合材料層合板仿真
碳纖維增強聚合物復合材料（CFRP）與傳統(tǒng)材料相比具有高比強度、高比模量、耐腐蝕等優(yōu)異性能，碳纖維復合材料密度僅為1.45～1.60×103kg/m3，比鋼輕了75%左右，被廣泛用于航空航天、汽車、船舶、軍工等工程領域。
目前被普遍用于工程中的纖維增強復合材料主要為層合板結(jié)構(gòu)，且均為多向板，在層合板的制造過程中，常由于許多不確定因素，使得層合板內(nèi)部出現(xiàn)各類缺陷，大大降低了層合板的強度和剛度。
由于復合材料的損傷失效問題過于復雜，解析方法受到數(shù)學工具的限制難以實現(xiàn)，而實驗也需要高昂的費用和時間成本難以廣泛應用，隨著計算機計算能力的發(fā)展，數(shù)值方法成為處理復合材料層合板損傷問題的強力手段。Abaqus針對復合材料提供了專業(yè)的建模工具和損傷分析理論來模擬復合材料層合板在各種工況下的失效行為。
展開 含COHESIVE單元復合材料層合板建模
附件是含cohesive單元復合材料層合板建模的step bystep的文檔，分享一下吧，希望對初學者有所幫助。
含cohesive單元復合材料層合板建模.part2.rar
含cohesive單元復合材料層合板建模.part1.rar
含COHESIVE單元復合材料層合板建模
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含cohesive單元復合材料層合板建模.part2.rar
含cohesive單元復合材料層合板建模.part1.rar
20141212-Altair復合材料層合板從理論基礎到優(yōu)化分析高級培訓
復合材料層合板從理論基礎到優(yōu)化分析高級培訓
2014年12月12日上海
主要目的
本次培訓專注于復合材料層合板CAE仿真的前后處理、靜力分析以及優(yōu)化分析等。可幫助用戶深入了解并掌握復合材料層合板的經(jīng)典理論、詳細的建模流程、高效建模的開發(fā)與應用以及全面的復合材料層合板優(yōu)化的全過程。分享Altair復材專家的技術(shù)經(jīng)驗，促進用戶進一步掌握復合材料CAE仿真技術(shù)。
參加人員要求
已經(jīng)掌握HyperMesh基本建模流程和OptiStruct線性靜力學。
日程安排
時間
內(nèi)容
具體描述
上午
(9:30 – 12:00)
經(jīng)典層合板理論介紹
材料本構(gòu)和經(jīng)典板材理論基礎
ABD矩陣分析
層合板復材建模
復合材料材料坐標系定義、單元坐標系修改等
材料屬性定義（批量導入材料屬性）
單元屬性建立。（Pcomp、Pcompp、Pcompg卡片建立及Pcomp的批量導入）
下午
(13:30 – 16:30)
復合材料靜力分析
根據(jù)模型，定義載荷工況。通過HyperView查看計算結(jié)果，分析復合材料的強度情況。
復合材料優(yōu)化分析
自由尺寸優(yōu)化（工藝參數(shù)控制）
尺寸優(yōu)化（工藝參數(shù)控制）
順序優(yōu)化（工藝參數(shù)控制）
Q&A及討論
培訓方式
免費參加，現(xiàn)場培訓和網(wǎng)絡培訓兩種方式可選。
主要信息
主講：李岳春，復材技術(shù)專家，曾就職于空客技術(shù)中心，從事飛機復材研發(fā)等相關工作。
展開 復合材料層合板cohesive單元建模
復合材料層合板cohesive單元建模
復合材料層合板cohesive單元建模.doc
Abaqus纖維復合材料層合板多次落錘沖擊仿真模型 ￥99
<p>Abaqus纖維復合材料層合板多次落錘沖擊仿真模型!</p><p>模擬過程采用hashin子程序，可贈送復合材料層合板快速建模插件及蜂窩建模插件!</p><p>內(nèi)附VUMAT子程序，cae，inp文件及ODB文件。</p><div contenteditable="false" width="100%">
<jsk id="C_Play60aa0e47aaa371f0b70e5017f0f80102" videoid="60aa0e47aaa371f0b70e5017f0f80102" duration="11秒">
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</div><p><br></p>
展開 模擬復合材料層合板三點彎曲，層間定義cohesive單元, 復合材料層失效后單元刪除出現(xiàn)單元侵入干涉
本人采用隱式
動力分析法模擬了準靜態(tài)下復合材料層合板的三點彎曲過程，層間設置了cohesive接觸。當在復合材料層失效后，單元被刪除，出現(xiàn)結(jié)點穿透現(xiàn)象。這樣情況下得到的結(jié)果是否可靠呢，另，這個問題具體如何解決呢？？還請各位老師指點？萬分感謝！
Abaqus纖維復合材料層合板拉伸試驗仿真模型 ￥89
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Abaqus纖維復合材料層合板拉伸試驗仿真模型!
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模擬過程采用hashin子程序，有錄制整個建模操作視頻，可贈送復合材料層合板快速建模插件!
</div><p><br></p><p><br></p><figure style="text-align: center;" class="ql-align-center">
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展開 復合材料層合板(composite laminates)沖擊破壞-Hashin準則實例
附件中是復合材料層合板建模的基本操作過程,step by step,希望對初學者有所幫助
1 幾何模型
復合材料層合板（layup）建模操作過程.pdf
2 鋪層 此模型中板尺寸80mm*80mm，[0/450/90/0]s,厚度1.25mm. 材料屬性采用elastic------type/ Engineering Constants--輸出Ei和Miu、G等力學常數(shù)。 破壞準則用Hashin準則（注：此模型中參數(shù)均為隨意選取，不可用于實際模擬）
鋪層：
然后query--ply stack plot查看鋪層:
3 step：顯示動力計算。step time粗略選為0.0006s，輸出stress，strain，strain-rate，接觸力等量。 后來試算發(fā)現(xiàn)0.0006太長了，再改為0.0003s計算。
4 邊界條件：板四邊固支；球設置為剛體，施加向下方向初速度55m/s，球體其他方向自由度約束住。
5 接觸： 球體與板通用接觸。也可以用面面接觸（對于這個模型，接觸屬性加不加摩擦差別不大）。
6 網(wǎng)格：S4R單元，勾選element deletion ，Max degration用0.9
7 后處理：輸出沖擊力---時間曲線，輸出應變率。
應變率高達10000，說明對于一般的材料，應變率效應是應該納入考慮的（此模型暫未考慮）。
注意：
1 此例子沒有考慮溫度變化及其影響，沒有考慮應變率影響。
展開 
復合材料層合板模型
Abaqus怎么建立復合材料層合板模型？求高手指點……
復合材料層合板靜力拉伸
abaqus模擬復合材料層合板靜力拉伸 靠進加強片約束 附近會提前剪切破壞 有沒有大佬之前做過類型的 該怎樣給邊界約束能避免這個情況！！
復合材料層合板DCB脫粘文件 ￥2
B站復合材料層合板DCB脫粘文件
纖維復合材料層合板圓形銑削，階梯挖補修復前去除材料 ￥59
纖維復合材料層合板圓形銑削，階梯挖補修復前去除材料；
采用連續(xù)殼單元，無網(wǎng)格畸變；
內(nèi)附cae，inp，ODB文件
