ANSYS复合材料分析：全方位解决方案探索

现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术先进水平的重要标志之一。

现阶段，我国复合材料行业面临一个新的大发展时期，如城市化进程中大规模的市政建设、新能源的利用和大规模开发、环境保护政策的出台、汽车工业的发展、大规模的铁路建设、大飞机项目等。在巨大的市场需求牵引下，复合材料产业的发展将有很广阔的发展空间。

01 复合材料介绍

复合材料(Composite Materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上取长补短。

1）复合材料的分类

• 颗粒增强复合材料
• 纤维增强复合材料

2）应用领域

航空航天、风能、运动娱乐、建筑行业、汽车行业、船舶行业、国防领域……

02 ANSYS复合材料分析技术

1）复合材料单元

2）Mechanical APDL包含多种复合单元

• 不同截面属性的3D梁单元

BEAM188，BEAM189，ELBOW290 elements

• 2D轴对称壳单元

SHELL208，SHELL209 elements

• 3D铺层壳单元

SHELL181，SHELL281 elements  (SHELL131 and SHELL 132 are thermal shells)

• 3D铺层实体单元

SLOID185，SOLID186，SOLSH190，SOLID278，SOLID279 elements

• 厚度方向仅采用一个单元，模拟复合材料的铺层力学性能 不需要单独的对每层划分网格
• 可以采用多种失效准则，对复合材料的强度进行评估 最大应变准则 最大应力准则 Tsai-Wu 准则 用户自定义准则

03ANSYS Composite PrepPost介绍

1）ANSYS ACP的主要功能

• 创建各种形式的复合材料模型
• 定义复合材料的铺层设置
• 定义复合材料的纤维方向
• 对复合材料结构进行评估 评估每层的应力情况 计算复合材料的失效

2）ANCYS ACP分析流程

3）ACP与ANSYS数据传递

4）ACP完全整合于ANSYS Workbench平台

5）定义材料属性

• 材料属性的定义同样在ANSYS材料库中进行
• 定义材料属性的过程中需要考虑纤维的影响

• 必须的材料属性设置 x, y, z三个方向的杨氏模型 xy, yz, xz三个方向的剪切模量 xy, yz, xz三个方向的泊松比
• 失效准则需要定义应力极限值和应变极限值
• 应力极限值和应变极限值在拉伸和压缩方向一般是不同的

6）生成网格

• 网格划分过程与普通静力学通用
• Mesh中所有的尺寸和选项控制都可以使用
• 复合材料的建模分析，以面体的网格为起点
• ACP同样能够进行实体复合材料的分析
• 

7）ANSYS ACP

8）铺层设置

• 复合材料铺层设置 采用的纤维层(fabric) 确定需要铺层的位置 铺层的参考方向 增强纤维的方向(厚度方向)

9）分析求解

10）后处理

• Max. Strain & Max. Stress
• Tsai-Wu
• Tsai-Hill
• Hashin
• Puck
• LaRC
• Cuntze
• Face Sheet Wrinkling
• Core Failure

• 可以在后处理查看
• 失效准则
• 失效模式
• 关键层
• 临界载荷步

04ACP基本功能总结

• 完全集成于Workbench平台
• 直观的创建复合材料铺层
• 依据制造的过程创建模型
• 简单高效的修改铺层设置
• 包含目前通用的失效准则
• 高效的后处理过程

免责声明：本文系网络转载或改编，未找到原创作者，版权归原作者所有。如涉及版权，请联系删