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插件介紹 CAD球體功能梯度材料3D插件可在AutoCAD內(nèi)建立大小呈現(xiàn)梯度分布的球體及長(zhǎng)方體孔隙三維模型。 功能梯度材料（FGM）模型包含大小梯度變化的球體及與之適配的長(zhǎng)方體部件，可用于球體材料的梯度分布或梯度多孔結(jié)構(gòu)材料建模。

FGM概念FGM是功能梯度材料（Functionally graded materials）的英文簡(jiǎn)稱，也被稱為梯度功能材料。功能梯度材料(FGM)是一種新型非均勻復(fù)合材料,是由性能不同的兩種或多種材料復(fù)合成組分和結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)連續(xù)梯度變化的材料。它要求功能、性能隨內(nèi)部位置的變化而變化，以實(shí)現(xiàn)功能梯度的材料。從本質(zhì)上來講，F(xiàn)GM是一種比較特殊的復(fù)合材料。

ANSYS Workbench內(nèi)建立梯度功能材料模型可以采用CAD功能梯度材料2D插件建模后導(dǎo)入到Workbench內(nèi)。在插件內(nèi)設(shè)置模型參數(shù)后運(yùn)行即可在AutoCAD內(nèi)建立梯度分布的隨機(jī)圓形模型。 在CAD內(nèi)將FGM模型構(gòu)建實(shí)體后導(dǎo)出為IGES格式文件。

功能梯度材料（FGM）作為一種新型復(fù)合材料，通過材料內(nèi)部成分或微觀結(jié)構(gòu)的梯度變化，優(yōu)化特定性能適應(yīng)復(fù)雜環(huán)境，被廣泛應(yīng)用于高溫防護(hù)、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、生物醫(yī)學(xué)、光電設(shè)備等領(lǐng)域。本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立功能梯度材料模型。

本案例介紹在ABAQUS內(nèi)建立三維梯度功能材料多孔結(jié)構(gòu)模型，并對(duì)梯度結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行軸心受壓力學(xué)仿真模擬。 三維梯度孔隙結(jié)構(gòu)模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型建立完成后將梯度孔基體部分導(dǎo)出為iges格式。

本案例介紹在COMSOL建立功能梯度材料FGM幾何模型，并研究激光在通過梯度材料時(shí)的反射情況。 梯度材料模型采用CAD Voronoi FGM V1.0插件生成，CAD模型生成后只保留綠色圖層內(nèi)容作為梯度材料的反射界面。

插件生成的dwg文件可導(dǎo)入到Comsol、Abaqus、ANSYS、Fluent等有限元分析軟件內(nèi)，用于梯度材料（Functionally Gradient Materials，簡(jiǎn)稱FGM）、傾斜功能材料、梯度功能材料、分子擴(kuò)散模型、氣體擴(kuò)散、分散系等模型的構(gòu)建。也可用于復(fù)雜的多空材料、孔隙介質(zhì)等模型建立。

<h1><strong>插件介紹</strong></h1><p>Voronoi FGM 3D (Mesh) V1.0 - AbyssFish 插件可在Abaqus軟件內(nèi)生成梯度分布的三維泰森多邊形長(zhǎng)方體模型。插件可用于梯度功能材料(Functionally Gradient Materials)、梯度納米金屬材料、梯度金屬結(jié)構(gòu)等梯度晶體模型的建立。

梯度孔隙3D模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建模，AutoCAD參數(shù)化建模完成后將多孔結(jié)構(gòu)梯度模型導(dǎo)出為sat格式文件。 在ANSYS Workbench內(nèi)選擇與研究相適應(yīng)的分析系統(tǒng)，并在幾何結(jié)構(gòu)下導(dǎo)入梯度孔隙幾何模型。

梯度多孔介質(zhì)FGM模型采用CAD球體功能梯度材料3D插件建立，模型在AutoCAD內(nèi)建立完成后導(dǎo)出為sat格式文件。通過插件可靈活控制孔隙率、梯度、孔徑分布及最小間距約束，生成符合實(shí)際工程需求的梯度孔隙結(jié)構(gòu)。

<p><strong>功能說明</strong></p><p>插件可在AutoCAD軟件內(nèi)生成指定梯度分布的Voronoi圖形，用于功能梯度材料、變晶粒Voronoi圖，加權(quán)泰森多邊形等方面的幾何建模。

圖17.生物基聚合物- SA復(fù)合材料的制備工藝。 2.2.3 梯度SA-TIMs 梯度SA-TIMs是密度連續(xù)變化的SA復(fù)合材料，并表現(xiàn)出相應(yīng)的物理性質(zhì)變化，如折射率、孔隙率和介電常數(shù)，與密度相關(guān)。

三維多面體骨料密堆積混凝土細(xì)觀抗壓模擬 https://www.yqgqt.org.cn/post/1978427 功能梯度多孔材料軸壓模擬—— 通過EasyCDP定義C20混凝土，研究梯度參數(shù)對(duì)失效機(jī)制的影響。

結(jié)構(gòu)為實(shí)體單元或殼體單元都可以，但使用該功能需要滿足一定的條件。第一個(gè)加載工況必須是基于LS-DYNA的計(jì)算結(jié)果，且每個(gè)工況僅能有一個(gè)優(yōu)化目標(biāo)。用戶定義的工況必須以“USER_”開頭命名，用戶需要提供優(yōu)化目標(biāo)的梯度，若存在約束條件，還需提供該約束條件的值及約束的梯度。在用戶提供的數(shù)據(jù)文件形式上，LS-TaSC支持JSON和LS-DYNA的關(guān)鍵字文件形式。

2、基于拓?fù)鋬?yōu)化的功能梯度點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)最后，我們將拓?fù)鋬?yōu)化結(jié)果與功能梯度點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的剛度進(jìn)行比較。在檢查點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)時(shí)，我們采用了“殼和填充（shell and infill）”方法。該結(jié)構(gòu)由外殼和內(nèi)部點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)組成。這是一種仿生學(xué)設(shè)計(jì)，類似于骨骼結(jié)構(gòu)，以提高剛度。下圖顯示了一種典型的結(jié)構(gòu)。在這個(gè)案例中，拓?fù)鋬?yōu)化閾值設(shè)置為 0.4，外殼厚度設(shè)置為 t = 0.6 mm。

加密原則為應(yīng)力梯度越大，網(wǎng)格越密。網(wǎng)格質(zhì)量驗(yàn)證雅可比（Jacobian Ratio）：通過Mesh Metric工具檢查，建議值>0.3。若雅可比比過低，可調(diào)整網(wǎng)格類型為四邊形主導(dǎo)（Quad Dominant）或重新劃分局部區(qū)域。 命名選擇集（Named Selections）按部件功能創(chuàng)建命名集。

（a）飛機(jī)機(jī)翼拓?fù)鋬?yōu)化；（b）發(fā)動(dòng)機(jī)的薄壁晶格填充；（c）耐熱結(jié)構(gòu)的雙梯度材料和功能設(shè)計(jì)；（d）帶有支撐結(jié)構(gòu)的金屬承重結(jié)構(gòu)；（e）和（f）承重結(jié)構(gòu)的無支撐設(shè)計(jì)；（g）鈦合金多層級(jí)設(shè)計(jì)；（h）、（i）和（j）衛(wèi)星支架的實(shí)體-點(diǎn)陣并行設(shè)計(jì)；（k）連續(xù)變化的點(diǎn)陣多層級(jí)設(shè)計(jì)。 未來方向 1）結(jié)構(gòu)和多學(xué)科拓?fù)鋬?yōu)化 。

文章來源： Prosynx 功能梯度多孔材料具有優(yōu)異的性能，如高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱性和高能量吸收。更重要的是，它們的密度分布可以定制，以最適合不同的設(shè)計(jì)目標(biāo)，從而具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于不同的制造方法，功能梯度多孔材料的幾何形狀可以是確定性的（例如，晶格結(jié)構(gòu)）或隨機(jī)的（例如金屬泡沫）。

近期，大連理工大學(xué)王海針對(duì)用于熱管理的可再生的氣凝膠多功能材料取得最新進(jìn)展。該文將羧化纖維素納米纖維(CCNF)與碳納米管(CNT)、氧化石墨烯(GO)或碳纖維(CF)通過定向冷凍法制備了一系列纖維素和納米碳復(fù)合氣凝膠。雙向冷凍的CCNF/納米碳?xì)饽z由于水平和垂直溫度梯度誘導(dǎo)的橋結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出更高的抗壓強(qiáng)度。

梯度復(fù)合結(jié)構(gòu)是采用增材制造技術(shù)將兩種或多種金屬粉末熔合成形為一個(gè)整體，按設(shè)計(jì)需要使其力學(xué)性能呈梯度分布。實(shí)現(xiàn)對(duì)金屬結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的主動(dòng)調(diào)控，可顯著提高結(jié)構(gòu)效率[10-13]。 增材制造梯度結(jié)構(gòu)主要技術(shù)難點(diǎn)在于異種材料過渡界面的質(zhì)量控制及性能表征。