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复合材料三种建模方式比较研究

复合材料三种建模方式比较研究
复合材料三种建模方式比较研究

abaqus复合材料

复合材料不只是几种材料的混合物。它具有普通材料所没有的一些特性。它在潮湿和高温环境,冲击,电化学腐蚀,雷电和电磁屏蔽环境中具有与普通材料不同的特性。 复合材料的结构形式包括层压板,三明治结构,微模型,编织预成型件等。 复合材料的结构和材料具有同一性,并且可以在结构形成时同时确定材料分布。它的性能与制造过程密切相关,但是制造过程很复杂。由于复合结构不同层的材料特性不同,复合结构在复杂载荷作用下的破坏模式和破坏准则是多种多样的。 在ABAQUS中,复合材料的分析方法如下 1,造型 它的结构形式决定了它的建模方法,并且可以使用基于连续体的壳单元和常规壳单元。复合材料被广泛使用,但是复合材料的建模是一个困难。铺设复杂的结构光需要一个月 2,材料

使用薄片类型(层材料)建立材料参数。材料参数可以工程参数的形式给出,或者材料强度数据可以通过子选项给出。这种材料仅使用平面应力问题。 ABAQUS可以通过两种方式定义层压板:复合截面定义和复合层压板定义 复合截面定义对每个区域使用相同的图层属性。这样,我们只需要建立壳体组合即可将截面属性分配给二维(在网格中定义的常规壳体元素)或三维(三维的大小应与壳体中给定的厚度一致)。基于网格中定义的连续体的壳单元) ABAQUS复合材料分析方法介绍 复合叠加定义是由复合布局管理器定义的,它主要用于在模型的不同区域中构造不同的层。因此,应在定义之前对区域进行划分,并且应将不同的层分配给不同的区域。可以根据常规外壳的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义了每个层的厚度,并将其分配给二维模型。应该给基于连续体的壳单元或实体单元提供3D模型(厚度是相对于单元长度的系数,因此厚度方向可以分为一层单元)。

Abaqus针对复合材料优势

四Abaqus在复合材料领域的优势 4.1 复合材料介绍 4.1.1 复合材料的应用 复合材料有许多特性: 1、制造工艺简单 2、比强度高,比刚度大 3、具有灵活的可设计性 4、耐腐蚀,对疲劳不敏感 5、热稳定性能、高温性能好 由于复合材料的上述优点,在航空航天、汽车、船舶等领域,都有广泛的应用。复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。

4.1.2 复合材料的结构 复合材料是一种至少由两种材料混合而成的宏观材料,其中的一种材料被称作基体,其它的材料称作纤维。其中纤维可以包含很多不同的 形式:离散的宏观粒子,任意方向的短纤维,规则排列的纤维和织物。 4.1.3 典型的复合材料 1)单向纤维层合板----冲击分析

2)编织复合材料---- 挤压分析 3)蜂窝夹心复合材料----不可见冲击损伤分析

基体和纤维的存在形式以及材料属性对于复合材料的力学行为有 着很大的影响。改变纤维和基体的属性目的就是在于生成一种复合材料具有如下性质: 1)低成本:原型,大规模生产,零件合并,维修,技术成熟。 2)期望的重量:轻重量,比重分配合理。 3)改进的强度和刚度:高强度/高刚度比。 4)改进的表面属性:良好的耐腐蚀性,表面抛光性好。 5)期望的热属性:较低的热传导性,热膨胀系数较低。 6)独特的电属性:具有较高的绝缘强度,无磁性。 7)空间适应性:大部件,特殊的几何构型。 4.1.4 复合材料的有限元模拟 根据不同的分析目的,可以采用不同的复合材料模拟技术: 1)微观模拟:将纤维和基体都分别模拟为可变形连续体。 2)宏观模拟:将复合材料模拟为一个正交各向异性体或是完全各向

abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程

1,建立模型Part Module :类型三维,solid,旋转;按尺寸绘图,done,设置旋转角此处为360度。 2,建立参考面,将圆筒分成两半 3,Assembly Module :类型Independent 分区partition截面 4,Mesh module : 点击remove空二,选择cells消隐分区 X Select entities to remove: Cells Undo 撒种子时,需要分几层就在边缘上撒多少个种子,在每条边上尽量都撒相同数量的种子, 生成结构网格,生成的网格才比较规整。 (注意,此处的mesh,对象为assembly,而不是part) 生成网格后,Mesh: Create Mesh Part Module I- Mesh * Model:j Model-1 abject: * Awembly Part「 4,Job Module : Create Job,例如job-007-01,运行生成job-007-01.inp 文件,保存成007-01.cae 文件。 5,File: New打开新窗口

6,File: Import : Model 选择job-007-01.inp 打开 7,Mesh Module: Tools: Surface manager: create: by angle 定义surface 集合 Tools: Set manager: create: Element: by angle 定义Element 集合 用以下三个命令操作,选择恰当的面。 丄i Select the Entity Closest to the Screen, ---- Select From Exterior En tities '包i 一 J Select From Interior Entities (左键点击第二个图标不放拖出即可) 注:定义Element集合时,可以从外到内,定以一层后,在display中--- -:把定义的那层remove掉再定义下面一层。 8,Mesh: Edit :Mesh : Mesh Offset (create solid layers): Surfaces (选择相应的面):Total thickness定义厚度,生成cohesive单元,把其之前定义的几层surface,都生成cohesive单丿元。 9,Mesh: Element type :对cohesive 单元,Family 选择Cohesive,对其他单元,Family 选择3D Stress;对于静态运算,Element Library选择Standard,对于动态(显式)运算,Element Library 选择Explicit。 10,Property: Create Material: jiti (材料名字):Mechanical : Elastic: Type: Isotropic =tdrt Matetial 邑 M<)terial-jiti Description; NLrnnb?r of field v-arid4)l?:0 ' Moduli tme scale [forvi&ctwlKlicrty^ Long-term No compr-eision 3 Nc Datia Voungi'i P鈕1刖n1* 1 4D0C Create Material: xianwei (材料名字):Mechanical : Elastic : Type : Isotropic

5 几何模型的建立

第五章几何模型的建立 第一节几何模型的定义和形式 1、几何模型的定义 反映分析对象几何特征的求解域 几何模型是网格划分的基础 几何建模的时候必须对实际对象进行简化 几何模型并不要求与实际结构完全相同 2、几何模型的形式 1)线框模型 杆件结构 轴对称薄壳 2)表面模型 平面应力应变问题 轴对称问题 薄板弯曲及薄壳问题3)实体模型 空间问题 第二节形状处理方法 本节主要介绍几何建模时根据形状和边界条件等特点对结构进行的简化方法 1、降维处理 2、细节简化 1)细节处的应力大小 2)计算内容 3、形式变换(做等效处理) 4、对称性的利用 1)对称的基本形式 (1)反射对称 (2)周期对称

2)对称性利用的注意事项 (1)对称面上的载荷取1/2 (2)对称面上存在板和梁则节点必须在对称面上,且相应的刚度应取整个单元的一半,而不是1/2单元的全部 (3)用对称面剖分结构的时候,应尽量使剖封面不在结构的最大应力位置 第三节几何建模与模型处理方法1、实体模型建立方法 1)体素建模仿法 输入简单三维形体 立方体圆柱体球体锥体锥台 2)扫描变换法 (1)拉伸变换 (2)旋转变换 3)构造实体法 (1)并运算(2)交运算(3)差运算(4)图案运算(5)平面切割运算(6)倒圆运算()倒角运算 (7)倒角运算 4)断面拟合法 (1)定义断面 (2)各断面按一定顺序排列5)由曲面变换成实体(1)拉伸变换 (2)投影变换 (3)偏置变换 6)变换生成实体(1)整体比例变换(2)表面比例变换(3)弯曲变换 2、曲面模型建立方法1)点阵拟合 2)曲线拟合 3)曲线扫描变换 )由实体生成曲面 4)由实体生成曲面 (1)删除部分曲面 (2)提取中面3、几何模型的处理 产品开发的环节:设计—分析—测试—制造 几何模型处理方法 1)曲线剪断2)曲面分裂 3)实体分裂4)提取扫描面 5)提取中面6)特征处理

Abaqus中复合材料的累积损伤与失效

纤维增强材料的累积损伤与失效:Abaqus拥有纤维增强材料的各向异性损伤的建模功能(纤维增强材料的损伤与失效概论,19.3.1节)。假设未损伤材料为线弹性材料。因为该材料在损伤的初始阶段没有大量的塑性变形,所以用来预测纤维增强材料的损伤行为。Hashin标准最开始用来预测损伤的产生,而损伤演化规律基于损伤过程和线性材料软化过程中的能量耗散理论。 另外,Abaqus也提供混凝土损伤模型,动态失效模型和在粘着单元以及连接单元中进行损伤与失效建模的专业功能。 本章节给出了累积损伤与失效的概论和损伤产生与演变规律的概念简介,并且仅限于塑性金属材料和纤维增强材料的损伤模型。 损伤与失效模型的通用框架 Abaqus提供材料失效模型的通用建模框架,其中允许同一种的材料应用多种失效机制。材料失效就是由材料刚度的逐渐减弱而引起的材料承担载荷的能力完全丧失。刚度逐渐减弱的过程采用损伤力学建模。 为了更好的了解Abaqus中失效建模的功能,考虑简单拉伸测试中的典型金属样品的变形。如图19.1.1-1中所示,应力应变图显示出明确的划分阶段。材料变形的初始阶段是线弹性变形(a-b段),之后随着应变的加强,材料进入塑性屈

服阶段(b-c段)。超过c点后,材料的承载能力显著下降直到断裂(c-d段)。最后阶段的变形仅发生在样品变窄的区域。C点表明材料损伤的开始,也被称为损伤开始的标准。超过这一点之后,应力-应变曲线(c-d)由局部变形区域刚度减弱进展决定。根据损伤力学可知,曲线c-d可以看成曲线c-d‘的衰减,曲线c-d‘是在没有损伤的情况下,材料应该遵循的应力-应变规律曲线。 图19.1.1-1 金属样品典型的轴向应力-应变曲线 因此,在Abaqus中失效机制的详细说明里包括四个明显的部分: ●材料无损伤阶段的定义(如图19.1.1-1中曲线a-b-c-d‘) ●损伤开始的标准(如图19.1.1-1中c点) ●损伤发展演变的规律(如图19.1.1-1中曲线c-d) ●单元的选择性删除,因为一旦材料的刚度完全减退就会有单元从计算中移除 (如图19.1.1-1中的d点)。 关于这几部分的内容,我们会对金属塑性材料(金属塑性材料的损伤与失效概论,19.2.1节)和纤维增强材料(纤维增强符合材料的损伤与失效概论,19.3.1节)进行分开讨论。

ABAQUS中Cohesive单元建模方法

复合材料模型建模与分析 1. Cohesive单元建模方法 1.1 几何模型 使用内聚力模型(cohesive zone)模拟裂纹的产生和扩展,需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。建立cohesive层的方法主要有: 方法一、建立完整的结构(如图1(a)所示),然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive 单元,用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点,并以此传递力和位移。 方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型,通过“tie”绑定约束,使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调,如图1(b)所示。 (a)cohesive单元与其他单元公用节点(b)独立的网格通过“tie”绑定 图1.建模方法 上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效,第一种方法划分网格比较复杂;第二种方法赋材料属性简单,划分网格也方便,但是装配及“tie”很繁琐;因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。 1.2 材料属性 应用cohesive单元模拟复合材料失效,包括两种模型:一种是基于traction-separation描述;另一种是基于连续体描述。其中基于traction-separation 描述的方法应用更加广泛。 而在基于traction-separation描述的方法中,最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性

降低软化阶段。 注意图中纵坐标为应力,而横坐标为位移,因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive 单元的刚度。曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。因此在定义cohesive 的力学性能时,实际就是要确定上述本构模型的具体形状:包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率,或者最终失效时单元的位移。常用的定义方法是给定上述参数中的前三项,也就确定了cohesive 的本构模型。Cohesive 单元可理解为一种准二维单元,可以将它看作被一个厚度隔开的两个面,这两个面分别和其他实体单元连接。Cohesive 单元只考虑面外的力,包括法向的正应力以及XZ ,YZ 两个方向的剪应力。 下文对cohesive 单元的参数进行阐述,并介绍参数的选择方法。 图2. 双线性本构模型 1.2.1 Cohesive 单元的刚度 基于traction-separation 模型的界面单元的刚度可以通过一个简单杆的变形公式来理解 PL AE δ= (1) 其中L 为杆长,E 为弹性刚度,A 为初始截面积,P 为载荷。公式(1)又可以写成 S K δ= (2) 其中S P A =为名义应力,K E L =为材料的刚度。 为了更好的理解K ,我们把K E L =写成: 1E E L E L K L L ===' (3)

最新小学数学常见几何模型典型例题及解题思路

小学数学常见几何模型典型例题及解题思路(1) 巧求面积 常用方法:直接求;整体减空白;不规则转规则(平移、旋转等);模型(鸟头、蝴蝶、漏斗等模型);差不变 1、ABCG 是边长为12厘米的正方形,右上角是一个边长为6厘米的正方形FGDE ,求阴影部分的面积。答案:72 A H F E C B I D G 思路:1)直接求,但是阴影部分的三角形和四边形面积都无法直接求;2)整体减空白。关键在于如何找到整体,发现梯形BCEF 可求,且空白分别两个矩形面积的一半。 2、在长方形ABCD 中,BE=5,EC=4,CF=4,FD=1。△AEF 的面积是多少?答案:20

A D B F C E 思路:1)直接求,无法直接求;2)由于知道了各个边的数据,因此空白部分的面积都可求 3、如图所示的长方形中,E 、F 分别是AD 和DC 的中点。 (1)如果已知AB=10厘米,BC=6厘米,那么阴影部分面积是多少平方厘米?答案:22.5 (2)如果已知长方形ABCD 的面积是64平方厘米,那么阴影部分的面积是多少平方厘米?答案:24 B C D F E 思路(1)直接求,无法直接求;2)已经知道了各个边的数据,因此可以求出空白的位置;3)也可以利用鸟头模型 4、正方形ABCD 边长是6厘米,△AFD (甲)是正方形的一部分,△CEF (乙)的面积比△AFD (甲)大6平方厘米。请问CE 的长是多少厘米。答案:8

A B D C F 思路:差不变 5、把长为15厘米,宽为12厘米的长方形,分割成4个三角形,其面积分别为S 1、S 2、S 3、S 4,且S 1=S 2=S 3+S 4。求S 4。答案:10 D C E F S 1 S 2 S 3 S 4 思路:求S4需要知道FC 和EC 的长度;FC 不能直接求,但是DF 可求,DF 可以由三分之一矩形面积S1÷AD ×2得到,同理EC 也求。最后一句三角形面积公式得到结果。 6、长方形ABCD 内的阴影部分面积之和为70,AB=8,AD=15。求四边形EFGO 的面积。答案10。 A B C D F O E G 思路:看到长方形和平行四边形,只要有对角线,就知道里面四个三

(整理)基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析.

基于ABAQUS复合材料薄壁圆筒的屈曲分析 由于玻璃钢复合材料的薄壁圆筒结构具有强度高、重量轻、刚度大、耐腐蚀,电绝缘及透微波等优点,目前已广泛应用于航空航天和民用领域中。工程中广泛使用的这些薄壁圆筒,当它们受压缩、剪切、弯曲和扭转等荷载作用时,最常见的失效模式为屈曲。因此,为了保证结构的安全,需要进行屈曲分析。 对结构进行屈曲分析,涉及到较复杂的弹(塑)性理论和数学计算,要通过求解高阶偏微分方程组,才能求解失稳临界荷载,而且只有少数简单结构才能求得精确的解析解。因此,只能采用能量法、数值方法和有限元方法等近似的分析方法进行分析。近20年来,随着计算机和有限元方法的迅猛发展,形成了许多的实用分析程序,提高了对复杂结构进行屈曲分析的能力和设计水平。ABAQUS 就是其中的杰出代表。 1.屈曲有限元理论 有限元方法中,对结构的屈曲失稳问题的分析方法主要有两类:一类是通过特征值分析计算屈曲载荷,另一类是利用结合Newton—Raphson迭代的弧长法来确定加载方向,追踪失稳路径的几何非线性分析方法,能有效分析高度非线性屈曲和后屈曲问题。 1.1线性屈曲 假设结构受到的外载荷模式为。,幅值大小为,结构内力为Q,则静力平衡方程应为 进一步考察结构在载荷作用下的平衡方程,得到 由于结构达到保持稳定的临界载荷时有,代入上式得 该方程对应的特征值问题为 如果忽略几何刚度增量的影响,屈曲分析的方程又可进一步简化为 该方程即为求解线性屈曲的特征值方程。为屈曲失稳载荷因子,为结构失稳形态的特征向量。

1.2非线性屈曲 非线性屈曲分析方法多采用弧长法进行分步迭代计算,在增量非线性有限元分析中,沿着平衡路径迭代位移增量的大小(也叫弧长)和方向,确定载荷增量的自动加载方案,可用于高度非线性的屈曲失稳问题。与提取特征值的线性屈曲分析相比,弧长法不仅考虑刚度奇异的失稳点附近的平衡,而且通过追踪整个失稳过程中实际的载荷、位移关系,获得结构失稳前后的全部信息,适合于高度非线性的屈曲失稳问题。 2.ABAQUS的线性屈曲分析 ABAQUS中提供两种分析方法来确定结构的临界荷载和结构发生屈曲响应的特征形状:线性屈曲分析(特征值屈曲分析)、非线性屈曲分析。 线性屈曲分析用于预测一个理想的弹性结构的理论屈曲强度。它是预期的线性屈曲荷载的上限,可以作为非线性屈曲分析的给定荷载,在渐进加载达到此荷载前,非线性求解必然发散;它还可以作为施加初始缺陷或扰动荷载的依据。所以预先进行特征值屈曲分析有助于非线性屈曲分析,进行特征值屈曲分析是必要的。 3.算例 3.1问题概述 图3-1 实例模型 如图所示两端开口的复合材料薄壁圆筒,底端固支,顶端作用有均匀分布的轴压边载。半径R=152mm,高度300mm,厚度t=0.804mm,对称铺层[±45,0]s,

复合材料ABAQUS分析 精讲版

复合材料Abaqus仿真分析——精讲版 本文以一个非常简单的复合材料层合板为例,应用Abaqus/CAE对其进行线性静态分析。一块边长为254mm的方形两层层合板,两层厚度均为2.54mm,第一层铺层角45°,第二层铺层角-45°;板的四边完全固支,板的上表面受到689.4kpa的压强。各单层的材料相同,材料属性如下: E1=276GPa,E2=6.9GPa,E3=5.2GPa,γ12=0.25,G12=3.4GPa,G13=3.4GPa,G23=3.4G。 定义模型的几何形状 创建一个具有平面壳体单元基本特征的三维变形体,在草图环境绘制板的几何形状如下图:

定义材料属性和局部材料方向 Create coordinate system

定义局部坐标系,对于像本例这样的简单几何体,本可以不用另外建立局部坐标系,但笔者还是在本例中用了局部坐标系,主要是考虑到以后再复杂问题中会经常用到这一方法。 创建铺层 或者使用菜单栏

此处使用全局坐标系

使用用户自定义坐标系 Rotation angle depends on the coordinate system defined by user. Par example, if x-axe in the user defined system is parallel to the direction of fiber; we should replace the angles by 0 and 90. 使用全局坐标系和局部坐标系的区别在下面这一步可以查看 如果使用全局坐标系,会有方向指示,如果使用用户自定义坐标系,在层中没有方向指示可以通过’工具——查询’来检查铺层(Tool ---- Q uery----ply stack plot) Case 1 全局坐标系

中考几何模型解题法

中考几何模型解题法 研修课论文宋海平 第一讲以中招真题为例讲解在几何题中,与角平分线的四类模型:夹角模型、角平分线加垂直模型、角平分线加平行线模型、四边形对角互补角平分线模型。 第二讲弦图是证明勾股定理时所构造出来的图形。本讲将从弦图出发,抽离出相似模型,及通过变形得到的高级相似模型,培养学生利用模型快速解决几何证明题的能力。 第三讲在熟悉A字型相似、8字型相似及各自变形的基础上,培养学生从题目中寻找相似基本模型的能力,从而使其能够灵活利用模型来解决几何证明题。 第四讲中考数学题中,求线段和最大值、线段差最小值的题目出现频率较高。本讲通过作图,利用轴对称的性质将线段进行转移,利用奶站模型、天桥模型帮助学生找到解题的突破口,提高做题效率。 第五讲几何题目中经常会出现大角中间夹着一个半角的条件(如90度角,中间夹一个45度角),用来求线段或图形的数量关系。本讲把这一条件总结为大角夹半角模型,帮助学生从题目特征入手,按照模型不同的特征采取不同的处理方法,快速找到题目的突破口,提升解题的效率。 第六讲本讲重点讲解根据题目条件,通过构造圆,把问题放到圆的背景下,利用圆的性质解决问题。培养学生把几何的三大板块:三角形,四边形和圆统一起来解决问题,做到融会贯通。 一、角平分线模型 一、精讲精练 【模型一】夹角模型 OA、OC分别是∠BAC、∠BCA的角平分线, 则:∠AOC=90°+1 2 ∠B. BP、CP分别是∠ABC、∠ACD的角平分线, 则:∠P= 1 2 ∠A. AD、CD分别是∠EAC、∠FCA的角平分线,

图1 F E A 则: ∠D=90°-1 2 ∠B . 1. 如图,在△ABC 中,∠B =60°,∠A 、∠C 的角平分线AE 、CF 相交于O . 求证:OE =OF . 2. (2011黄冈)如图,△ABC 的外角∠ACD 的平分线CP 与角∠ABC 平分线BP 交于点P , 若∠BPC =40°,则∠CAP =_______________. 3. (2011年)如图,△ABC 中,AB =AC ,AD 、CD 分别是两个外角的平分线. (1)求证:AC =AD ; (2)若∠B =60°,求证:四边形ABCD 是菱形. F E D C B A 【模型二】角平分线加垂直 AB ⊥AC ,AB =AC ,CE 是∠ACB 的平分线, BE ⊥CE ,则: BE =1 2 CF . 4. (2011)在△ABC 中,∠A =90°,点D 在线段BC 上,∠EDB = 1 2 ∠C ,BE ⊥DE ,垂足为E ,DE 与AB 相交于点F . (1)当AB =AC 时(如图1),①∠EBF =_______°;②探究线段BE 与FD 的数量关系,并加以证明; A C E F 图2 O F E C B A

CATIA复合材料建模小教程

一、 复合材料初步设计阶段 1. 进入CPD 模块,见图1-1。 图1-1 2. 模型界面,见图2-1。 图2-1 3. 工具栏注释 CPD 特征 树 模型树 标准工具栏 CPD 工 具栏

4. 在初步设计阶段,CATIA 复合材料设计(CPD ) 4.1坐标系 所有模型都应建立铺层坐标系;铺层坐标系的X 轴方向为纤维纤维纵 向(0°方向),XY 平面为纤维所在铺层的平面,或曲面的外形切面。如图4-1。 图4-1 4.2自定义材料库 参数 创建区域:轮廓线+层数 建立过渡区 ITP 创建 区域组 从区域组生 成实体和内表面 连接检查点 数据导入区域组 导出区域组数据 定义铺层成组 定义铺层 定义蜂窝 导出层组数据 导入层组数据 层边界定义 导入表格定义层边界 选定层交接搭接设计 层效果显示 导入区域组初始数据

在CATIA V5材料库中无所设计材料特征时,可自行建立自定义材料库,见表1。 4.3详细步骤 这里分两种方法介绍层压板建模方法: 点击选 项建立复合材料参数,根据设计用户的需求,定义复 合材料属性,基本参数包括所属材料库、纤维铺设角度。见图4-2 图4-2 第一种:手动铺层法 点击 选项,对层组进行名称命名、选择贴合面、坐标轴系统, 其他选项默认设置。见图4-3 材料 文件 位置 设计铺层 可以添

点击 选项选取层组、定义层名称、选取贴合面、定义层边界、 选取材料、铺层角度、坐标轴系统,其他设置默认。见图4-4、4-5。效果图见4-6。 图4-4 层组名 贴合坐标轴系 层名 贴合层边界定

图4-5 图4-6 点击 对层进行边界定义,对上一步生成的层进行边界定义,选取要重新定义的层,选取边界,其他选项默认。见图4-7效果图见4-8。 图4-7 图4-8 点击选 项可以对以建好的层进行重新定义,可以将把现在的层重 材料 铺层角 点击层时应选取层 层的效果 要定义定义

ABAQUS及Ansys概述

ABAQUS软件公司和产品应用介绍 一、ABAQUS软件公司的发展历程 1972年,ABAQUS的首要创始人David Hibbitt在布朗大学完成了Ph.D.论文,论文的一部分为基于有限元方法的计算力学内容。这期间,他和他的导师创建了一个公司,产品为他们开发的有限元软件MARC。此后,ABAQUS的另外一个创始人Paul Sorensen也加入了MARC,但之后回到布朗大学继续攻读Ph.D学位。ABAQUS的另外一个创始人Dr. Bengt Karlsson曾经是Control Data公司的分析工程师,由于工作的关系,他逐步对当时各种有限元程序加以熟悉并产生浓厚兴趣。1976年,他从欧洲来到美国和Hibbitt一同在MARC工作。 作为MARC的总工程师,Hibbitt越发意识到工业界对有限元软件有一种强烈的需求,将会成为工程师的日常工具,逐步取代传统的实验做法,但这要求对现有的程序进行大幅度修改,使之能够处理更大规模的模型,计算的可靠性和精度更高。他建议导师重写MARC的内核来适应工业领域的要求,但是他的导师当时不愿意进行这样的一笔投资。1977年,Hibbitt离开MARC开始从头编写ABAQUS。Karlsson很快加入了他。之后,已经从布朗大学博士毕业正在通用汽车公司工作的Sorensen也加入了他们的行列。Hibbitt, Karlsson & Sorensen, Inc., (HKS) 公司于1978年2月1日正式成立。三个力学专家开始了一个强大工程分析工具的发展历程。 HKS的第一个客户是Westinghouse Hanford公司,它在华盛顿州从事核反应堆方面的开发工作。Westinghouse Hanford需要进行复杂的分析,包括核燃料棒的接触、蠕变和松弛等问题。ABAQUS可以进行温度相关的蠕变、塑性以及接触建模体现了其优势,很快ABAQUS在核工业领域小有名气。 ABAQUS早期的应用还包括石油、军工等其它领域。随着软件功能的不断强大,汽车公司在80年代中期开始采用ABAQUS作为复杂工程模拟的工具。此后ABAQUS的研发一直是和重要工业客户一起合作进行的,这些客户碰到的力学难题,双方会一起参与来设法解决,同时不断丰富ABAQUS本身的功能。今天,ABAQUS已经被应用于各个工业领域作为核心产品的研发工具,对它求解能力的强大性和灵活性的赞誉不绝于耳。 2002年底HKS公司改名为ABAQUS公司,全部业务都是进行ABAQUS软件的开发与维护。近年来公司始终保持两位数增长,2007年增长17%,2008年增长18%。目前ABAQUS全球有800名雇员,在北美、欧洲、亚太地区有40个分公司或代表处。在总部的400多名雇员中有200多人具有工程或计算机的博士学位,70多人具有硕士学位。被公认为世界上最大且最优秀的非线性固体力学研究团体。 二、ABAQUS软件的发展历程 ABAQUS最早的产品为ABAQUS/Standard。ABAQUS/Standard是一个通用

abaqus复合材料

复合材料不仅仅是几种材料的混合物。它有一些普通材料所没有的特性。它在潮湿和高温环境、冲击、电化学腐蚀、雷电和电磁屏蔽环境中具有不同于普通材料的特性。 复合材料的结构形式包括层板、夹层结构、微模型、机织预制件等。 复合材料的结构和材料是相同的,并且在结构形成时可以同时确定材料的分布。它的性能与制造过程密切相关,但制造过程非常复杂。由于复合材料结构不同层的材料性能不同,复合材料结构在复杂荷载作用下的破坏模式和破坏准则也各不相同。 在ABAQUS中,复合材料的分析方法如下 1建模 其结构形式决定了其建模方法,可以采用基于连续介质的壳单元和常规壳单元。复合材料应用广泛,但复合材料的建模是一个难点。制作复杂的结构光需要一个月的时间2材料 使用“图纸类型”(图层材质)来建立材质参数。材料参数可以以工程参数的形式给出,也可以通过子选项给出材料强度数据。这种材料只使用平面应力问题。

ABAQUS可以用两种方式定义层压板:复合材料截面定义和复合材料层压板定义复合剖面定义对每个区域使用相同的图层特性。这样,我们只需要创建一个壳组合,将截面属性指定给二维(在网格中定义的常规壳元素)或三维(三维的大小应与壳中给定的厚度一致)。基于网格中定义的连续体的壳单元) ABAQUS复合分析方法简介 复合覆盖定义由复合布局管理器定义,主要用于在模型的不同区域构造不同的层。因此,在定义之前应该先划分区域,并将不同的层分配给不同的区域。它可以根据常规shell的元素和属性进行定义。 传统的壳单元定义每个层的厚度并将其分配给二维模型。根据单元的厚度可以将单元划分为三维单元的厚度方向。 提示:堆栈参考坐标系(放置方向)的定义和每个堆栈坐标系(图层方向)的定义。定义正确的图层角度、图层厚度和图层顺序。ABAQUS无法分析单个层的法向变化超过

Abaqus中复合材料弹性属性的设定

一、定义材料的刚度矩阵 从弹性力学理论可以知道,各向异性材料的刚度矩阵由于有对称性,刚度系数有最初的36个减少到21个,如下图: 在实际应用中,大多数工程材料都有对称的内部结构,因此材料具有弹性对称性,这种对称性可以进一步简化上述的刚度矩阵。 1、有一个弹性对称面的材料(如结晶学中的单斜体) 例如取x-y平面为对称面,则D1112= D1113= D2212= D2213= D3312= D3313= D1223= D1323=0,刚度系数又减少8个,剩下13个。 2、有两个正交(相互垂直)弹性对称面的材料 例如进一步取x-z平面为对称面,则D1123= D2223= D3323= D1213=0,刚度系数又减少4个,剩下9个,如下图: 在Abaqus编辑材料中进行个刚度系数的设定。

3、有三个正交弹性对称面的材料 如果材料有三个相互垂直的弹性对称面,没有新的刚度系数为零,也只有9个。 4、横观各项同性材料 若经过弹性体材料一轴线,在垂直该轴线的平面内,各点的弹性性能在各方向上都相同,我们称此材料横观各向同性材料,如单向复合材料。对于这种材料最终的刚度系数只剩下D1111,D1122,D1133,D3333,D1212五项,其余各项均为零。在复合材料中,经常遇到正交各项异性和横观各项同性两种材料。 二、定义材料工程弹性常数 通过指定工程弹性常数定义线弹性正交各向异性材料是最便捷的一种方法,根据复合材料力学理论,用工程弹性常数表示的柔度矩阵表示如下:

其中,γij/Ei=γji/Ej,所以用9个独立弹性常数可以表征材料属性,即三个材料主 方向上的弹性模量E1,E2,E3,三个泊松比γ12,γ13,γ23,三个平面内的剪切弹性模量G12,G13,G23。 例如测得复合材料一组材料数据为:E1=39GPa,E2=8.4GPa,E3=5.2GPa,γ12=0.26,γ13=0.3,γ23=0.28,G12=4.2GPa,G13=3.6GPa,G23=2.4GPa (随便给出的)。在Abaqus编辑材料对话框中输入对应数据,完成正交各向异性材料的定义。 对于横观各向同性材料,E1=E2,γ13=γ23,γ31=γ32,G13=G23,弹性常数

初中几何模型和解法中考几何专题:等面积法

初中几何模型与解法:等面积法 教学目标 1、学会寻找同一个图形两种计算面积的方法,列出等量关系; 2、学会运用等面积法建立等式求解线段长或证明线段之间的数量关系 3、学会运用等面积法巧妙求解一些不规则图形的面积 重、难点重点:运用等面积法建立等式;难点:运用等面积法巧妙求解一些不规则图形的面积 知识导图 知识梳理 方法概述:运用同一图形的两种计算面积的方法,列出等量关系,从而求解线段的长度,或者证明线段之间的等量关系,甚至求解不规则图形的面接! 技巧归纳: 1、当图形中出现两个(或者以上)的垂直关系时,常用此法. 2、计算多边形面积的常用方法: (1)面积计算公式 (2)对于公式⑤的证明(如右图): S= S△ABD+S△CBD = = = * (3)割补法:将不规则图形“分割或补全’为规则图形. +

= 又∵ABC= AC AB ∴该直角三角形斜边AB上的高 CD= 导学一:等面积法在直角三角形的应用 知识点讲解1 在直角三角形中,两条直角边、斜边以及斜边上的高,知道任意两个可以运用勾股定理、等面积思想求出剩余两个。 如图: 基本公式: ①勾股定理: ②等面积法: 证明②: 即:, 例题 1.如图,在Rt ABC ,∠C=90°,当直角边AC =4,斜边AB =5时,求该直角三角形斜边AB上的高CD ? 【参考答案】 = 2.如图,在Rt ABC (BC AC ) ,∠C=90°,当斜边AB =10cm,斜边AB上的高CD =4.8cm 时,求该直角三角形直角边AC和BC的长度? 【参考答案】 解:设AC =x, BC =y, ( y 由勾股定理:= =100 又∵ABC = AC AB ∴ x y=48 再由 . 得到解得:答:AC = 6,BC = 8

ABAQUS复合材料仿真到底有多强

ABAQUS 复合材料仿真到底有多强 复合材料具有制造工艺简单、重量轻、比强度高、比刚度大、耐腐蚀等特点,因而其在航空航天、汽车、船舶等领域,都有着广泛的应用。复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。 Abaqus 针对复合材料的应用有许多独特的优势,包括前后处理建模、静强度分析(包括稳定性分析)、热分析、碰撞分析、失效分析、以及断裂分析等。 一、复合材料固化成型复合材料热固化的过程,可以认为是复合材料预浸料经历一系列温度变化的热固耦合过程。典型的温度变化过程为:由室温升温30分钟到185C,保持1个小时,继续升温到195C,保持2个小时,然后降温到70C以下。整个过程可以采用热固耦合分析,由于基体材料和纤维增强材料的热膨胀系数不一样,一系列的温度变化导致热应力产生,致使结构发生翘曲变形。 下图表示的是采用Abaqus 中的热固耦合功能分析某复合材料结构在热固化后结构发生变形。二、复合材 料后屈曲行为模拟 许多情况下复合材料层合板的屈曲以及后屈曲 行为是要重点考虑的。Abaqus/Standard 中Buckling 和Riks 分析步能够很好的模拟屈曲行为。三、Abaqus 中复合材料的失效准则和损伤模型 Abaqus 中的复合材料失效准则主要有:

U MSTRS 最大应力理论失效准则 U TSAIH Tsai -Hill 理论失效准则 U TSAIW Tsai -Wu 理论失效准则 U AZZIT Azzi -Tsai-Hill 理论失效 准则 U MSTRIN 最大应变理论失效准则 四、Abaqus 中复合材料分层破坏的模拟 复合材料的分层破坏是很严重的失效形式。如何有效的模拟复合材料的分层破坏,是很重要的问题。Abaqus 中复合材料分层破坏的模拟有两种方式:VCCT (虚拟裂纹闭合技术) 和Cohesive 技术。虚拟裂纹闭合技术(VCCT )VCCT 基于线弹性断裂力学的概念,通过计算不同形式裂纹尖端的能力释放率,与复合材料层间开裂的临界能量释放率相比较。 VCCT 与Abaqus 现有的单元、材料以及求解功能兼容;与网格无关的裂纹定义;只需要定义裂纹界面,无需定义裂纹开裂方向。 VCCT 可以用来确定结构的承载极限以及类似的典型航空复合材料结构的失效模式。Cohesive 技术 在Abaqus 中,采用cohesive 单元技术或基于cohesive 的接触技术来模拟复合材料的分层破坏以及胶结接头的连接。开始分离 分离后 采用Abaqus/Standard 模拟具有加强筋的蒙皮开裂。 五、Z-pin 增强复合材料的模拟 在Abaqus 中,使用VCCT 和cohesive 单元来模拟

立体几何中的常见模型化方法

立体几何中的常见模型化方法 建构几何模型的两个角度:一是待研究的几何体可与特殊几何体建立关联,二是数量关系有明显特征的几何背景. 例题一个多面体的三视图如图1所示,则该多面体的体积是 A. 23/3 B. 47/6 C.6 D.7 分析该几何体的三视图为3个正方形,所以可建构正方体模型辅助解答. 解图2为一个棱长为2的正方体. 由三视图可知,该几何体是正方体截去两个小三棱锥后余下的部分,其体积V=8-2×1/3×1/2×1×1×1=23/3选A. 解后反思大部分几何体可通过对正方体或长方体分割得到,所以将三视图问题放在正方体或长方体模型中研究,能够快速得到直观图,并且线面的位置关系、线段的数量关系明显,计算简便. 变式1 已知正三棱锥P-A BC,点P,A,B,C都在半径为的球面上,若PA,PB,PC两两互相垂直,则球心到截面ABC的距离为____ 分析由于在正三凌锥P-ABC中,PA,PB,PC两两互

相垂直,所以可以将该正三棱锥看作正方体的一部分,构造正方体模型. 解构造如图3所示的正方体. 此正方体外接于球,正方体的体对角线为球的直径EP,球心为正方体对角线的中点O,且EP⊥平面ABC,EP与平面ABC相交于点F.由于FP为正方体体对角线长度的1/3,所以又OP为球的半径,所以OP=.故球心O到截面ABC的距离 解后反思从正方体的8个顶点之中选取不共面的点,可构造出多种几何体,这些几何体可以分享正方体的结构特征. 变式2-个四面体的所有棱长都为,四个顶点在同一球面上,则此球的表面积为 A.3π B.4π C.3π D.6π 分析将一个正方体切掉四个大的“角”,就可得到一个正四面体. 解如图4所示,构造一个棱长为1的正方体 ABCD-A1B1C1D1,连接AB1,AD1,AC,CD1,CB1,B1D1,?t 四面体B1-ACD1为符合题意的四面体,它的外接球的直径AC1=,所以此正方体外接球的表面积S=4πR2=3π.选A. 解后反思正四面体的体积也可通过这种切割的方法求得.由图形分析可知,正四面体的体积是它的外接正方体体积的}.若正四面体的棱长为a,则其体积为

abaqus复合材料

abaqus复合材料 Abaqus提供了不同方式对复合结构进行建模的功能。根据被建模的复合材料的类型,可用的材料数据,边界条件以及期望的结果,某种特定方法可能比其他方法更好。 什么是复合结构? 复合材料是嵌入基质材料内的增强材料的宏观混合物。复合结构由复合材料制成,并且可以具有许多形式,如单向纤维复合材料,织物或蜂窝结构。 Abaqus使用几种不同的方法来模拟复合结构 1)微观:在这种方法中,基体和增强材料被建模为单独的可变形连续体 2)宏观:在这种方法中,基体和增强材料被建模为整体可变形连续体。当单个纤维的微观行为及其与基体的相互作用不太重要的时,可以使用这种方法。 3)混合建模:在该方法中,复合结构被建模为单一正交各向异性(或各向异性)材料。当结构的整体行为比微观层面的行为更重要时,这

一点很重要。单个材料定义(通常是各向异性的)足以预测全局行为。 复合材料层压板的分析: 复合层压材料由多层制成。每层具有独自的厚度,并且每层中的增强纤维以不同方式对齐。布置层以形成层压板的顺序称为叠层或堆叠顺序。在Abaqus中对此进行建模的最简单方法是使用混合建模方法。这将包括为每个层定义正交各向异性,厚度,纤维取向和堆叠顺序,这反过来又决定其结构行为。 通常,层压性能直接从实验或其他应用中获得。这些性质可以是A,B,D基质的形式,其定义了层压材料的刚度。在这种情况下,宏观方法可用于层压板的结构分析。这种方法在本质上可以被认为是宏观的,因为在Abaqus部分定义中导出并使用等效的截面属性。还可以认为它是一种混合建模方法,因为截面刚度是基于层板铺设得出的。 下面的示例显示了A,B,D矩阵是如何从可用的上层信息中派生出来的,并在Abaqus的General Shell Section定义中使用。 经典层压理论的假设: 这里显示的层压复合材料的宏观建模方法基于经典层压理论(CLT)。

patran 复合材料建模实例prob1c

MSC/NASTRAN 113 Exercise Workbook 1c-1 WORKSHOP PROBLEM 1c Uniaxial Loading of a Laminar Composite Plate (Part III) X Y Z 45o FIBER DIRECTION Objectives: s Specify stacking sequence of lamina. s Create a MSC/NASTRAN input file directly or by using MSC/PATRAN.s Run the analysis using MSC/NASTRAN.s Review results.

1c-2MSC/NASTRAN 113 Exercise Workbook

WORKSHOP 1c Uniaxial Loading - Part III MSC/NASTRAN 113 Exercise Workbook 1c-3 UNBALANCED A balanced layup is where there is an equal number of positive angled plies as negative angled plies. As can be seen in the above figure, this layup is unbalanced because there is only a positive angled ply, and no negative angled ones. The ply orientation angle is the angle from Xm (x-axis of the material coordinate system) to the 1 direction of the ply coordinate system (ply fiber direction). In order to properly model the fiber direction shown in the above figure, the proper sign of the ply orientation angle must be determined. The Nastran definition of the positive ply orientation is the angular direction going from the Xm to the Ym, or in other words, a rotation around Zm that follows the “right hand rule”. Pic 5b and 6b shows Xm and Zm respectively, thus, the proper ply orientation angle is -45 degrees. X Y Z 45o FIBER DIRECTION

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