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涉及ACP復(fù)合材料鋪層，后處理， Tsai-Wu 準(zhǔn)則等相關(guān)設(shè)置方法。過程詳細(xì)，結(jié)果結(jié)果合理。相關(guān)復(fù)合材料鋪層均可使用該文檔方法設(shè)置完成。附帶詳細(xì)講解視頻和案例模型1. 概述本指導(dǎo)文檔旨在幫助新手使用?ANSYS Composite PrepPost（ACP）模塊進(jìn)行復(fù)合材料的分析。

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(jiǎn)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(tái)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

本文基于ANSYS軟件平臺(tái)，詳細(xì)闡述復(fù)合材料無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)仿真的全流程操作，涵蓋幾何處理、材料定義、鋪層設(shè)計(jì)、載荷施加及結(jié)果驗(yàn)證等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過本文，用戶可系統(tǒng)掌握復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)，優(yōu)化無(wú)人機(jī)設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)安全性與可靠性。幾何模型預(yù)處理抽殼處理（Shell Extraction）無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)多為薄壁殼體，需將實(shí)體模型轉(zhuǎn)換為殼單元以提升計(jì)算效率。

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(duì)結(jié)構(gòu)件的三維模型抽取中面，對(duì)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。

北鯤云在9月29日，邀請(qǐng)從事復(fù)合材料行業(yè)多年的江華軍老師做客北鯤云講堂，為大家分享了基于Ansys-Workbench-ACP復(fù)合材料仿真分析。江老師主要方向?yàn)?em>復(fù)合材料測(cè)試，復(fù)雜造型建模，復(fù)合材料靜、動(dòng)力學(xué)及成型工藝仿真。

在優(yōu)化后，每一層從原有的4層增加到了48層，最終鋪層數(shù)目為192層。3.3 鋪層順序優(yōu)化鋪層順序優(yōu)化是在不改變鋪層厚度、形貌和結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)車門鋪層的疊加順序進(jìn)行優(yōu)化，目的是在原先的基礎(chǔ)上改善剛度和模態(tài)頻率。為了結(jié)構(gòu)優(yōu)化的方便，本文采用的初始鋪層數(shù)目為4層。而在工程中對(duì)于4層的復(fù)合材料常用的鋪層角度是0°、±45°和90°。

在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換，驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)生變形。主動(dòng)變形智能復(fù)合材料的變形能力與MFC的性能、結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的厚度、鋪層方向等因素有關(guān)。復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)是其結(jié)構(gòu)包括鋪層的可設(shè)計(jì)性，因此，需進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)及變形模擬方面的工作，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。

機(jī)翼蒙皮第二層鋪層角度設(shè)計(jì)為45°時(shí)，與0°相比，機(jī)翼的垂向和弦向彎曲頻率小幅減小，扭轉(zhuǎn)固有頻率提升了8%，說(shuō)明復(fù)合材料機(jī)翼蒙皮鋪層角度45°時(shí)，復(fù)合材料鋪層剛度的彎扭耦合特性有效地提高了機(jī)翼的扭轉(zhuǎn)固有頻率和扭轉(zhuǎn)剛度。可見，利用復(fù)合材料剛度方向可設(shè)計(jì)性和彎扭耦合剛度特性進(jìn)行機(jī)翼鋪層角度優(yōu)化設(shè)計(jì)，可在不改變機(jī)翼質(zhì)量和氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的前提下，增強(qiáng)機(jī)翼扭轉(zhuǎn)方向的剛度，達(dá)到提高扭轉(zhuǎn)模態(tài)頻率的目的。

進(jìn)行疲勞分析，首先需考慮材料疲勞參數(shù)，雙擊“engineering data”打開材料數(shù)據(jù)庫(kù)編輯材料屬性。復(fù)合材料無(wú)法進(jìn)行疲勞計(jì)算，需要轉(zhuǎn)化為各項(xiàng)同性材料后再計(jì)算疲勞。 材料屬性界面。由于復(fù)合材料鋪層為混合鋪層，無(wú)法直接計(jì)算疲勞，需尋找最弱方向的彈性模量和泊松比，作為疲勞計(jì)算的強(qiáng)度材料屬性。

復(fù)合材料失效模擬是一個(gè)復(fù)雜的過程，需要仔細(xì)設(shè)置和考慮多個(gè)參數(shù)。 1.設(shè)置復(fù)合鋪層： 在模型中定義復(fù)合材料的鋪層結(jié)構(gòu)，包括纖維方向、層數(shù)、厚度和材料類型等參數(shù)。可以使用ABAQUS CAE中的“Composite Layup”功能來(lái)設(shè)置復(fù)合鋪層。

復(fù)合材料層合板設(shè)置 最后復(fù)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(fù)合材料層合板鋪層信息 （3） 邊界條件 分別在兩個(gè)端面處建立參考點(diǎn)RP-1與RP-2，分別與兩個(gè)端面進(jìn)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。

小結(jié)在過去的六十年中，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)分析的基本原理未曾發(fā)生大的變化。由于復(fù)合材料各向異性及層狀堆棧的特點(diǎn)，經(jīng)典的結(jié)構(gòu)力學(xué)分析都需要輸入不同方向的模量、強(qiáng)度等參數(shù)，結(jié)構(gòu)性能與鋪層材料、鋪層比例和鋪層順序密切相關(guān)。這使得復(fù)合材料結(jié)構(gòu)力學(xué)分析相比金屬結(jié)構(gòu)而言復(fù)雜很多。當(dāng)結(jié)構(gòu)選材、鋪層比例、鋪層順序發(fā)生改變時(shí)，都需要從新開展繁瑣的力學(xué)分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，過程耗時(shí)長(zhǎng)，成本高。