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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)中都有著簡潔高效和人性化的設(shè)置操作，但限于儲氫罐的幾何模型復(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平臺建立等比例、高精度的Ⅳ型儲氫罐復(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

涉及ACP復(fù)合材料鋪層，后處理等相關(guān)設(shè)置方法。過程詳細(xì)，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 復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在無人機(jī)輕量化結(jié)構(gòu)中應(yīng)用廣泛。

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：對結(jié)構(gòu)件的三維模型抽取中面，對中面劃分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。

在增重相同情況下，機(jī)翼蒙皮整體增厚相比翼根局部增厚能夠更有效地提高扭轉(zhuǎn)頻率，對扭轉(zhuǎn)剛度影響顯著； (3）研究表明機(jī)翼復(fù)合材料構(gòu)型設(shè)計(jì)（包括復(fù)合材料鋪層角度、厚度、順序等）對于機(jī)翼動特性影響顯著，進(jìn)一步研究將通過“鋪層角度+蒙皮厚度”的組合式優(yōu)化獲得理想的回轉(zhuǎn)顫振邊界裕度。文章來源：中國科技信息

在通電條件下，MFC發(fā)生電能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換，驅(qū)動結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)生變形。主動變形智能復(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)。

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。而在工程中對于4層的復(fù)合材料常用的鋪層角度是0°、±45°和90°。

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。

復(fù)合材料給設(shè)計(jì)帶來了很多可變因素，所以優(yōu)化也更為復(fù)雜。針對纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板，主要應(yīng)用復(fù)合材料三步法優(yōu)化方法。第一步，運(yùn)用自由尺寸優(yōu)化，考慮到鋪層方向，給出材料的總體分布，得到每個(gè)角度鋪層的厚度分布；第二步，考慮到所有的制造加工約束和工況載荷，對每個(gè)角度鋪層進(jìn)行尺寸優(yōu)化，得到每個(gè)角度鋪層的精確厚度分布和沒有角度的鋪層數(shù)量；第三步，進(jìn)行鋪層順序優(yōu)化，得到滿足制造工藝要求的鋪層順序。

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”功能來設(shè)置復(fù)合鋪層。

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，成本高。

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)庫編輯材料屬性。復(fù)合材料無法進(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。

Abaqus/CAE中復(fù)合材料的建模技術(shù)在Abaqus/CAE中，有專門的復(fù)合材料設(shè)計(jì)模塊plyup。應(yīng)用該模塊可對復(fù)合材料進(jìn)行鋪層設(shè)計(jì)。對于每一個(gè)鋪層，可以選擇鋪層應(yīng)用的區(qū)域、使用的材料、鋪層的鋪設(shè)角度、厚度等。對于鋪層較多的結(jié)構(gòu)件，Abaqus/CAE提供了很方便的檢查手段，可顯示鋪層沿厚度方向?qū)⒚恳粚臃蛛x展示，一目了然，這也是數(shù)字化設(shè)計(jì)的一大優(yōu)點(diǎn)。

作用在層壓板上的力矩講到這里，相信讀者朋友們應(yīng)該就明白了， 保持層壓板鋪層的均衡性主要是 避免這類由于非均衡性造成的拉剪、剪拉、彎扭、扭彎耦合效應(yīng) ，簡化復(fù)合材料層壓板的設(shè)計(jì)復(fù)雜度。 但是在某些特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，也會特意去利用復(fù)合材料的這種可設(shè)計(jì)性將層壓板設(shè)計(jì)成具有拉剪、剪拉、彎扭、扭彎耦合特點(diǎn)的結(jié)構(gòu)，如飛機(jī)機(jī)翼的氣動剪裁設(shè)計(jì)、旋翼葉片的設(shè)計(jì)等。

對稱性就是鋪層序列中同材料、同角度的鋪層對稱分布在中性面兩側(cè)。例如：[0/90]s：下標(biāo)s表示對稱，實(shí)際鋪層順序?yàn)閇0/90/90/0]。圖1 對稱鋪層示意為什么要保持對稱性的約束條件，同樣需要從最基本的復(fù)合材料力學(xué)原理去解釋。