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插件介紹：這是一個任意鋪層角度的ud層合板纖維尺度建模插件，可以層合板的尺寸大小、纖維半徑，以及每一層的樹脂含量。纖維采用隨機分布，纖維與樹脂分為兩個部件。

Digimat 是由 e-Xstream engineering（現歸屬 Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。它采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維 / 基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。其強大功能體現在多個方面。

軟件概述與技術架構Digimat是由e-Xstream engineering（現歸屬Hexagon Manufacturing Intelligence）開發的專業復合材料多尺度建模與仿真平臺。作為當前復合材料仿真領域的標桿軟件，Digimat采用獨特的多尺度方法學框架，實現了從微觀纖維/基體界面到宏觀結構性能的跨尺度預測。

論文中建立的二維纖維增強混凝土模型包含粗骨料、砂漿、纖維、骨料與砂漿的界面過渡區、纖維與砂漿的界面過渡區在內的多相材料，且混凝土砂漿中包含隨機分布的孔隙。

因此，在透鏡系統中整合超透鏡（metalenses）或其他平面透鏡，與傳統透鏡曲面及其他光學元件結合，會形成一個多尺度系統（multiscale system）。這就需要一種跨尺度的光學建模方法，通常稱為多尺度光學仿真（multiscale optical simulation）。簡單來說，必須強調的是：多尺度仿真無法僅通過數據接口將多個光學軟件工具連接在一起實現。

由于換熱器對熱量交換效率的要求，換熱器從流體進口到交換區再到出口的尺度變化較大，圖一展示了一個常見換熱器的尺寸變化。在這種情況下，如果對換熱器進行全計算流體力學（CFD）仿真，需要較大網格量才能保證網格質量，這就使得CFD仿真變得復雜和昂貴。為了節約計算成本且保證計算準確度，本案例提出了不同尺度區域分開建模再耦合的方法進行CFD仿真，分區如圖2所示。

另一方面，多尺度模型能在較小尺度的物理規律和較大尺度的材料行為間建立關聯，以捕獲材料微觀結構對宏觀大尺度復合材料部件的影響，因此多尺度方法針對復合材料建模具有極大優勢。在多尺度材料設計和分析方面，LS-DYNA軟件提供了RVE建模功能，其思路是數值化地重構材料樣本，這些數值化的材料樣本模型可以非常準確地代表真實材料的微觀幾何結構，我們將其稱為代表性體積單元，簡稱RVE。

另一方面，多尺度模型能在較小尺度的物理規律和較大尺度的材料行為間建立關聯，以捕獲材料微觀結構對宏觀大尺度復合材料部件的影響，因此多尺度方法針對復合材料建模具有極大優勢。在多尺度材料設計和分析方面，LS-DYNA軟件提供了RVE建模功能，其思路是數值化地重構材料樣本，這些數值化的材料樣本模型可以非常準確地代表真實材料的微觀幾何結構，我們將其稱為代表性體積單元，簡稱RVE。

這個基于python二次開發的ABAQUS插件可以對織物進行簡單的參數化建模，包括平紋、斜紋編織織物。該插件的亮點在于可以生成純紗線、純纖維，以及纖維紗線混合模型。相較于用digimat建模體量更小，對比texgen建模更簡單，而且不存在導入問題。 如圖所示為兩種混合模型，紗線分別為實體部件和線部件。

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？

在對復合材料進行鋪層設計時，我們很難得到一塊鋪設規整的布樣，層與層之間難免會出現偏離，在研究偏離程度對復合材料的力學性能的影響時，細觀尺度的建模手段是十分有必要的，Texgen就為我們提供了比較好的層偏離建模方法，整體操作比較簡單。具體操作如下：首先打開我們的Texgen軟件的GUI，創建一塊層疊織物，創建方法詳見part-04，這里方便起見就按默認創建一塊5層平紋層疊織物。

新興的氣凝膠纖維/織物繼承了氣凝膠的三維多孔結構和纖維的柔韌性，以其輕質、高孔隙率和多集成功能在智能溫控紡織品中顯示出巨大的潛力。高孔隙結構可以使氣凝膠纖維具有較低的導熱系數(23-50 mW/mK)，極大地抑制了熱損失。因此，氣凝膠纖維及其復合織物在個人熱管理方面顯示出巨大的潛力。

機織復合材料力學性能研究方法機織復合材料力學的研究發展的已經較為成熟，目前用的最多的就是多尺度分析，即從纖維束內部的微觀、到RVE（代表性單元：單胞）細觀、再到均質化處理的宏觀分析，逐層遞進獲取材料參數。其中以細觀研究開展較多，也是初學者必須過的一道坎。這里面首個難點就是建模。

為了滿足這些需求，人們探索了多功能氣凝膠纖維的發展，旨在滿足日益增長的多功能需求，如阻燃、傳感和環境適應。然而，使用通用的制造方法設計功能化的高性能聚合物氣凝膠纖維仍然是一個艱巨的挑戰。02成果掠影近期，中國科學院蘇州納米所王錦等與東南大學孫正明/張培根團隊合作針對開發具有優異隔熱性的可穿戴氣凝膠纖維織物取得最新進展。

4.失效與損傷演化 纖維斷裂、基體開裂、層間脫粘、沖擊損傷擴展、疲勞壽命與斷裂機理。 5.多尺度建模與優化設計 從纖維-樹脂微結構到整體構件宏觀響應的多尺度模擬與參數優化（常與AI結合）。

完成織物的建模后，需要對其進行材料屬性賦予才可以進行分析。（texgen不僅僅可以構建織物的細觀模型，還可以構建單向板的細觀模型）一般的復合材料都是包含增強相與基體相這兩部分，最常見的就是增強纖維與樹脂的混合。但是有時對于一些織物模型并不需要樹脂，texgen也是可以完成的。這里我們就分成兩部分對材料屬性的賦予在texgen中完成進行說明。

借助Multiscale Designer的多尺度建模能力，團隊構建了從微觀纖維/基體界面到宏觀機翼盒段的全尺度模型，通過熱-力耦合分析量化高溫環境下樹脂降解對結構性能的影響，并采用GPU并行計算技術將全尺寸疲勞分析耗時從72小時縮減至8小時。

海克斯康工業軟件Digimat復合材料多尺度分析建模平臺能夠幫助用戶完成多種復合材料復雜工程分析，強度非線性失效分析、蠕變、疲勞、沖擊（考慮應變率效應）、NVH（頻率依賴）等，支持的復合材料類型包括：連續纖維（CFRP）、長&短纖維（SFRP）、纖維編織、針刺、晶須、顆粒、片層等增強相和包括樹脂基、金屬基、碳碳和陶瓷基在內的多類基體材料。