OptiStruct层合板复合材料的分析

层合板复合材料的分析OptiStruct铺层顺序定义

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沿单元法向，从底层至顶层

[00/450/900/-450]，第1层00，第2层450，第3层900，第4层-450材料定义

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正交各向异性MAT8•

z向为单元法向，1、2向为材料主向•

E1、E2材料主向杨氏模量，NU12面内泊松比，G1z、G2z面外剪切刚度•

Xt，Xc，Yt，Yc，S材料强度•

F12

Tsai-Wu失效准则参数•

Puck失效准则需结合MATF使用铺层方向定义

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材料坐标

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铺层角

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Drape角度变化

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仅适用于基于PLY的建模材料坐标•

以CQUAD4为例，其他单元相同•

Theta：G1->G2沿单元法向逆时针方向转动Theta角后的方向即为材料1轴方向•

MCID：MCID坐标系统x轴在单元上的投影即为材料1轴方向铺层角

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PCOMPG、PCOMP、PLY上可设置铺层角Drape角度变化•

在复合材料DRAPE工艺中可能导致局部区域铺层厚度、角度的变化•

DTYPE#

：对象类型，ELEM、SET、ALL•

DID#：对象ID•

T#：厚度改变因子•

THETA#：角度变化基于区域的建模方法

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PCOMP/PCOMPG基于区域的铺层

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Z0，中面偏置

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SB，层间抗剪强度

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FT，失效准则

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GPLYID#，铺层ID，不能重复

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MID#，铺层材料

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THETA#，铺层角

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SOUT#，铺层应力及失效指数输出控制基于区域的建模方法•

PCOMP/PCOMPG基于区域的铺层•

LAM，层合板属性选型••••••MEM，只考虑薄膜应力，需定义所有铺层BEND，只考虑弯曲应力，需定义所有铺层SMEAR，忽略铺层顺序，忽略中面偏置，需定义所有铺层SMEARZ0，同SMEAR，但是考虑中面偏置SMCORE，前n-1层定义上下表面层，第n层定义中间层，不考虑中间层刚度。不考虑铺层顺序SYMEM/SYBEND/SYSMEAR，同上，采用对称铺层，只需定义中面下半部分铺层

ElementPCOMP/PCOMPG(THETA,T,SB,FT,LAM)

MAT

(X,Y,S)

基于PLY的建模方法

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STACK、PLY、PCOMPP上LAM、THETA、SOUT、Z0、SB、FT定义同PCOMPG/PCOMP

STACKPly(THETA,T)

MAT(X,Y,S)DRAPEELEMENT

PCOMPP(SB,FT,LAM)铺层结果输出

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输出铺层的应力应变，CSTRESS/CSTRAIN

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可输出铺层厚度方向不同位置应力应变铺层结果输出

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失效指数

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对SOUT=YES（PCOMPG/PCOMP/PLY）的铺层计算失效指数

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单元的失效指数为该单元所有铺层失效指数的最大值。

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SOUT=NO的铺层不会参与单元失效指数计算基于

PCOMPG的复合材料分析流程•

创建材料，设置材料杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度•

调整单元法向，使单元法向一致•

设置材料坐标（MCID/THETA）•

创建PCOMPG，设置铺层顺序、铺层角度、铺层厚度、层间剪切强度、失效准则•

将PCOMPG赋给相应的区域。•

对不同铺层的区域建立PCOMPG，并赋给相应区域的单元•

设置边界条件、载荷、输出控制、分析类型，提交计算基于

PCOMPG的复合材料分析基于STATCK+PLY+PCOMPP的复材分析流程•

创建材料，设置材料杨氏模量、泊松比、抗拉强度、抗压强度、抗剪强度•

调整单元法向，使单元法向一致•

设置材料坐标（MCID/THETA）•

建立PLY，设置每个铺层的材料、厚度、铺层角、铺层区域•

建立STATCK，设置铺层顺序•

建立PCOMPP，设置层间抗剪强度、失效准则，并赋给相应区域的单元•

设置边界条件、载荷、输出控制、分析类型，提交计算基于STATCK+PLY+PCOMPP的复材建模及分析

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从Catia

CPD文件导入铺层形状（几何形状，线）和铺层数据（名称，厚度，材料，铺层角度）•

导入或创建网格•

从Fibersim文件导入复材属性，导入复材属性，几何，层叠顺序和drape数据信息•

将几何铺层形状信息转换到有限元网格•

包含额外信息，用于通过扩展属性模版自动创建属性•

定义层叠次序方向和参考材料方向•

通过3D显示检查数学模型•

层合板识别:

将给予铺层的模型转变为基于区域的模型•

导出到任意支持的求解器复合材料的导入建模流程

导入几何模型

创建网格

导入Fibersim等效模型

几何铺层形状识别

创建属性模版

材料方向

查看和修改

识别基于铺层的模型

导出和求解复合材料信息的导入•

CAD数据导入•••••••铺层几何铺层层叠次序

层合板主坐标系铺层厚度铺层方向Drape

数据

表(Fibersim)材料•

支持的接口

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OptiStruct

/

RADIOSS

(bulk)••NastranAbaqus

(Catia

CPD)层叠次序铺层几何Fibersim:

正确的厚度和铺层角度复合材料的导入

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将几何形状信息转换为有限元铺层

将CAD数据转换到有限元网格

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探测在铺层几何内的单元

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额外Fibersim计算:

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创建DRAPE卡片

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转换减薄因子

‘T’

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计算角度变化

‘THETA’

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查看和调整铺层几何

•

更多模型准备步骤

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创建属性模版

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赋材料坐标系G2G4沿单元法向投影

纤维方向（最终）

单元法

向

单元中心

G1

几何铺层形状

得到的有限元铺

层形状纤维方向

（名义方向）

G3

材料1轴

材料x轴

（默认G1-G2

）复合材料基于区域的建模方法（PCOMP/PCOMPG）•

每一个

ply

drop/add

(i.e.

Zone)需要一个属性•

在

zones之间属性是没有关联的

重复的数据,

无法直接得到

Ply

形状PCOMP

PCOMP和PCOMPG的区别•

PCOMPG相对于PCOMP多出了一个GID号，用于指定铺层的编号，后处理中方便层间应力查看；基于铺层的建模方法（PCOMPP）•

每个部件只需要一个

stack

(property)复合材料图形用户界面（老）复合材料图形用户界面（新）•

最终取代

HyperLaminate•

通过模型浏览器对话框集成到HyperMesh•

Plies

和

Laminates

现在是

HyperMesh

对象类型复合材料可视化•

目的:

可视化检查与数值模型关联的工程数据•

“Live”

3D

展示1D/2D

单元（带/不带层）•

按

“by

Thickness”

着色显示•

单元法向•

材料方向•

Ply

方向•

Ply

扩展复合才材料的检查和转化复合材料建模（Aerospace工具）

Aerospace>Composites:

✓

PCOMP

from

CSV

✓

Ply

Geometry

Smoothening

✓

Ply

Auto

Rename

✓

FE

Absorb

Plies

✓

Material

Orientation

✓

Shell

To

Solid

Conversion复合材料建模（Aerospace工具）

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从CVS格式的文件导入PCOMP的属性，包含材料编号、厚度、铺层角度等复合材料建模（Aerospace工具）•

用于转换FE

Ply为几何Ply信息，可以光顺边界，导出STEP格式的CAD文件

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在不连续的区域生成新的Ply

•

可更新Ply

element

set

•

可选择生成几何的形式，包括面和线两种，并导出STEP文件复合材料建模（Aerospace工具）

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基于材料名、铺层厚度和铺层角度信息，对导入的CAD的Ply进行重命名••命名规则：原CAD名称_材料名_铺层厚度值_铺层角度值CAD导入的Ply信息重命名后的Ply信息复合材料建模（Aerospace工具）

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将基于空间定义的复合材料模型转换成基于Ply定义的复合材料模型

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可转换空间定义的PCOMP、PCOMPG；

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在创建PCOMMP后，可以删除之前的PCOMP、PCOMPG；

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可以更新Ply信息中TMANUF（制造约束尺寸）；

•

将不连续的Ply区域分割成新的Ply；基于空间定义的Composite基于Ply定义的Composite复合材料建模（Aerospace工具）

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用于定义材料坐标系的方向，共有四种方式：

•

By

curve

•

By

system

ID

•

By

system

axis