复合材料分析进阶：子模型法在ANSYS ACP中的实战应用

本文首先以ANSYS Workbench子模型法及其应用意义进行说明，而后简述ANSYS Composite PrepPost（ACP）在复合材料中的应用的一般基本流程，最后给出子模型法在ACP分析中如何实现进行简要概述说明。

全文共分为三个部分，本部分主要进行最后一部分的子模型法在ACP分析中如何实现的基本操作的概要说明，其他两部分可参见文后链接。

子模型在ACP复合材料应用流程操作简例
       

(1) 子模型分析首先需要对整体模型进行子模型切割，如图1所示在DM模块中创建整体模型，并进行切割边界。

图1

2) 【Engineering Data】选择Composite Materials数据库材料Epoxy Carbon Woven (230 GPa) Wet，各向异性参数如图2所示。

图2

3) 拖拽引入ACP_Pre前处理模块，完成该结构复合材料铺层设计如图3，流程参阅前文说明，略。ACP_Pre前处理后，拖拽静力学求解模块Static Structural进行项目流程图，将B5单元格内容拖拽至C2的Model单元格，选择导入数据形式为Shell，完成传递ACP壳体铺层结构进入静力学求解模块Static Structural。

图3

4) 静力学求解，边界条件如图4所示，求解结果如图5所示。（注：本文为方便比较采用了整体应力显示，这并不恰当。请读者严格采用ACP_Post中ply的后处理结果。）

图4

图5

5) 子模型的求解过程，首先对工程项目B进行复制获得工程项目E，进行相关几何结构抑制处理（仅保留中间结构），其次引入整体结构材料属性和Setup设置，设置工程项目传递过程路径如图6所示，在划分网格E4单元格中进行网格细化划分，并再次进行ACP_Pre铺层前处理，如图7所示。

图6

图7

6) 求解子模型的创建可以采用：拖拽全新Static Structural工程项目，或对原有项目C进行复制创建。本例几何结构对称设置属性，采用原有项目复制创建，将项目E的Setup单元格拖入项目F的Model单元格，右键项目连接通道删掉项目C和项目F的连接通道数据传递，再将项目C中Solution单元格拖拽到项目F的Setup单元格上引入子模型的边界条件，需要对模型进行更新。

7)  进入项目F，设置对称命名选择并抑制原有分析边界条件，右键Submodeling (F3)插入Imported Cut Boundary Constraint，并选择切割边界如图8和9所示。

图8

图9

8) 提交求解并后处理，可以知道子模型后求解的结果如图10所示，相比粗糙模型求解值由245.13升高至264.43。（注：本文为方便比较采用了整体应力显示，这并不恰当。请读者严格采用ACP_Post中ply的后处理结果。）对于在ACP-Post中进行Ply结构的观察，单层评估结果的粗糙值与子模型结构值变化范围更大。

图10

9) 拖拽ACP_Post模块作为项目G至项目E4单元格，同时引入项目F4单元格至G5单元格，更新完成项目G5数据传递，最终分析流程如图11所示。复材层结果和失效形式参阅前文过程介绍，不再累述。

图11

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