ABAQUS复合材料铺层导入
Abaqus复合材料
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嵌入单元
• Rebar加强的膜单元和表面单元可以以任意方式嵌入到实体单元中来模拟 复合材料
嵌入的膜单元
rebar
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实体单元
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Abaqus复合材料主要功能
*CONTACT PAIR, INTERACTION=FRACTURE, ADJUST=Nsetbond Slave--Slave surface name Master--Master surface name
*SURFACE INTERACTION, NAME=FRACTURE, UCRACK, DEPVAR=12, PROPERTIES=16 , G_IC,G_IIC,G_IIIC,mixType,m,n,o w,
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IanIlotnentregfarpfcaleacnEeeleeomfleedmnetlsaemnloticnsaalttoeiodcnated along plane of delamination
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VCCT-for-Abaqus Usage and Keywords
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复合材料的后处理功能
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复合材料的后处理功能
• 可以显示复合材料厚度方向上变量 的变化曲线
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CATIA CPD接口
• Simulayt可以作为Abaqus/CAE的中模块，将CATIA CPD中设计的复合 材料模型以及铺层导入
Abaqus复合材料
•
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Virtual Crack Closure Technique (VCCT)
• VCCT • Has been used manually in the aerospace industry for many years • Based on Linear Elastic Fracture Mechanics (LEFM) concepts • Based on computing the energy release rates for normal and shear crack-tip deformation modes • Compare energy release rates to interlaminar fracture toughness
= 1 for B-K (2D shown): mixType
GIIC GIC + (GIIC − GIC ) G +G II I
m n
o
m
= 2 for Power law:
GI GII GIII + + G IC GIIC GIIIC
Solid Mesh
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实体壳单元
• 实体壳单元是三维应力/位移单元，它的响应同壳类似，但是具有实体的拓扑 • 单元 – SC6R，SC8R • 属性定义 – *SHELL SECTION, COMPOSITE，STACKING DIRECTION={1|2|3|orientation} • 材料定义 – *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC, TYPE=LAMINA
ABAQUS复材稳定性分析操作说明
第7章 ABAQUS 复合材料平板稳定性7.3 复合材料平板稳定性计算复合材料具有比强度和比模量高、性能可设计和易于整体成形等诸多优异特性被广泛应用于航天、航空和航海等领域。
下面的以碳纤维树脂基复合材料的层压板为例介绍层压板的建模分析方法。
7.3.1 问题提出本例以层压板为例，600mm ×400mm 复合材料平板，四边简支，在一短边受100N/mm 压缩载荷作用下，进行平板稳定性分析。
板的铺层顺序为：[45/-45/90/0]s ，每层的厚度为0.125mm ，材料属性如表1所示。
表1 复合材料的材料参数表1E2E 3E 12υ 13υ 23υ 12G 13G 23G 144.7GPa 9.65GPa 9.65GPa 0.30 0.30 0.45 5.2GPa 5.2GPa 3.4GPa7.3.2 创建几何部件首先，打开【ABAQUS/CAE 】启动界面，在弹出的【Start Session 】对话框中单击【Create Model Database 】下的【With Standard/Explicit Model 】按钮，启动【ABAQUS/CAE 】。
进入【Part 】模块，单击【Create Part 】，进入如图1界面，选【Modeling Space ：3D 】，类型Type: Deformable ，Base Feature: Shape: Shell ，Base Feature: Type: Planar ，Approximate size ：1000（草图界面大小，根据所画草图的大小确定），单击【Continue 】按钮进入草图界面。
常按【Create Construction: Oblique Line Thru 2 Points 】弹出【Create Construction: Horizontal Line Thru Point 】单击，选中原点或在界面下方输入坐标“0,0”，建立水平横轴；继续常按【Create Construction: Horizontal Line Thru Point 】弹出【Create Construction: Vertical Line Thru Point 】，同理建立竖轴；单击【Add Constraint 】，弹出【Constraints 】界面单击其中【Fixed 】项，按住Shift 建，然后选中刚建立的横轴和竖轴，单击下方的【Done 】按钮完成对横轴和竖轴的约束。
复合材料的abaqus建模
在定义复合材料的属性时有三个方向需要注意： 1、Layup orientation 2、Ply orientation 3、Additional rotation
独立的网格部件可以利用节点偏移生成一层或者几层实体单元，实体 单元衍生的方向是沿着部件的法线方向。
对实体部件进行优化 并将其转变成薄壳
7、宏观模型计算量较小，相对来说比较简单，适用于 分析较简单的问题。
混合模型
在混合建模时可以把复合材料分成若干层每一层的材料 属性都为各向异性，也可以把复合材料建成连续的几层。复 合材料在混合建模时又可以选择不同的单元如：层和壳单元、 连续壳单元、连续薄壳网格单元以及连续实体案，以 求仿真结果的准确性。
1、对复合材料进行宏观建模时要把复合材料当成单 一的正交各向异性材料或者当作各向异性材料。
宏
2、复合材料通常被认为是弹性的
观
3、各向异性塑性模型通常用来仿真复合材料的非弹
建
性变形
模
4、它的形变场是均匀的
的
介
5、宏观建模是用来模拟复合材料的整体行为以此
绍
建模时材料的非线性以及局部失效都不被考虑进去
6、宏观建模时通常用于研究结构失效（屈服），不 考虑材料失效（分层、脱粘）。
画网格并将其 变成网格部件
给网格赋属性
利用节点偏移 产生实体单元
利用独立网格部件建模：
连续壳单元建模实例：
1、 连续壳单元
连续壳单元适用于较薄的结构，在线弹性范围内和非线弹性范围内均 可适用，它的分析结果比传统壳单元更加准确。
传统壳单元
位移和角度方向都 不受约束
被建模的物体
连续壳单元
仅位移方向不受约束
在abaqus中连续壳单元的拓扑结构包括两种：
ABAQUS中import导入问题
一、概述：ABAQUS提供了从standard至explicit、explicit至standard、standard至standard(6.7版以后)及explicit至explicit(6.7版以后)的分析结果传递功能。
为便于区分，将第一个分析称为原始分析(生成需要传递的数据)，第二个分析称为”后续分析”(接收自原始分析的资料)Import功能主要用于以下工况：1.金属成型过程与回弹分析－成型过程常用explicit code分析以解决复杂接触的收敛问题，回弹分析则常import至standard code以避开explicit code作准静态会遇到的基础模态振动问题。
2.装配过程分析－使用import功能可在原始分析中对所关心的零件进行分析，再在后续分析中移除不要的零件和(或)加入新的零件继续进行分析。
二、操作步骤：在原始分析模型设置重启动数据输出，操作步骤为step module/output/restart requests。
在后续分析中为需要传递数据的部件定义初始状态场，操作步骤为load module/predefined field/create/设置step为initial/category选择other/Initial state/选择需导入原始分析的部件/输入原始分析job name，step及frame。
选择分析步，设定拘束、接触与边界条件。
提交后续分析job。
对于explicit至standard的回弹分析，由于通常不涉及任何接触行为，则设定更为简单：1.原始分析之explicit step会在完成job后自动生成最后一个step及increment 的重启动档。
2.将原始分析模型copy为新的后续分析模型，在assembly module中仅保留成型部件。
3.在后续分析中选择static general为分析步，设定边界条件防止成型件刚体运动。
4.在后续分析中为需要传递数据的部件定义初始状态场，操作步骤为load module/predefined field/create/设置step为initial/category选择other/Initial state/选择需导入原始分析的部件/输入原始分析job name，step及frame采预设之last。
在ABAQUS中的纤维增强复合材料建模模块
在ABAQUS中的纤维增强复合材料建模模块（CMA）newmaker在此模块中直接融合纤维增强复合材料仿真计算与建模的最新技术发展通过提供功能强大的纤维增强复合材料计算仿真能力，和先进的建模方法，Simulayt的Layup Pipeline补充和扩展了Abaqus/CAE强大的复合材料仿真能力，并与Abaqus/CAE 完美的融合在了一起。
此外，凭借其与其他环节的直接融合能力，实现了整个企业设计与制造的紧密联系。
纤维增强复合材料模拟有重要的作用，它确保在建模初始就不能生成工艺上不可制造的铺层。
这样避免了日后在研发周期上由于重新设计而增加的成本。
此模块还可以生成制造数据以确保最终的零件与分析模型相符。
目前，空间中不断变化的纤维方向和铺层厚度可直接提供给非线性隐式算法和显式求解器，实现详细的仿真计算。
因而在每个单元产生铺层角度，真实反应了仿真和实际纤维结构，这些功能确保计算中可达到前所未有的保真度。
最后，对Simulay的Layup Pipeline 的直接调用，使复合材料结构的分析、设计和制造完美的结合在一起。
比如，如果需要的话，由Abaqus/CAE创建的模型可以直接倒入到CATIA V5中进行细节设计。
通过精确的模型转换，可快速实现设计上的反复，从而提高整个研制过程的效率。
性能1992年得到业界认可，Simulayt的纤维增强复合材料仿真技术发展水平Abaqus模拟中对纤维角度和铺层厚度的直接转换实现了前所未有的准确度。
在快速设计改良中可以迅速回顾并修改复合材料模型。
生成制造数据以确保分析模型与最终结构相符合。
凭借Layup Pipeline模块与其他环节的直接融合能力，实现了整个企业紧密联系。
优点建模过程中不能生成工艺上不可制造的铺层，避免了由设计得不可行带来的成本。
通过提高模型的仿真度以及降低设置时间来实现快速设计改良。
企业中分析、设计和制造的无缝连接提高整个研制过程的效(end)。
abaqus复合材料
abaqus复合材料
第一天主要讲解如何使用Abaqus对不同类型复合材料结构进行基本建模分析，通过基础班的课程学习，学员能够掌握Abaqus复合材料结构建模分析的基本方法，包括复合材料壳单元、连续壳单元、实体单元建模，显式/隐式分析，静力学与动力学问题的求解等，能够掌握基本层压板、复杂层压板、加筋板、夹层板等多种复合材料结构的建模与分析。
课堂上针对常见的复合材料建模错误以及一些错误的认识都会做详细的介绍。
第二天主要讲解复合材料失效理论、面内渐进损伤分析、层间/界面渐进损伤分析等内容；通过第二天课程的学习，学员能够掌握Abaqus 初始损伤分析、面内渐进损伤分析、基于Cohesive内聚力模型的层间/界面渐进损伤分析、基于VCCT虚拟裂纹闭合技术的层间/界面裂纹扩展分析以及VUMAT子程序开发与应用等。
同时会讲解显式准静态分析方法及注意事项，另外还专门为培训学员准备了许多的复合材料辅助建模插件来提高建模效率。
第三天主要讲解多种复合材料子程序的开发、Puck失效理论子程序实现、材料非线性表征、率相关特定表征等方面的内容。
通过该课程学习，能够掌握复合材料UVARM子程序、USDFLD子程序、VUSDFLD 子程序、UMAT子程序、VUMAT子程序的开发，能够基于VUMAT子
程序进一步针对Puck失效理论、材料非线性、率相关性进行深入开发。
Abaqus子程序经典介绍————复合材料固化温度场所用到四个子程序详解
复合材料固化仿真所用到四个子程序详解冯希金目录1. 子程序FILM详解 (3)1.1 子程序FILM的功能描述 (3)1.2 程序界面 (3)1.3 需要定义的变量 (3)1.4 从例程中传递进来的信息 (4)1.5 FILM子程序与INP文件的关系 (5)2. 用户子程序HETVAL (7)2.1子程序HETVAL的功能描述 (7)2.2 程序界面 (7)2.3 需要定义的变量 (7)2.4 可以被更新的变量 (7)2.5 传递到子程序中的信息 (8)2.6子程序HETVAL与INP文件的关系 (8)3. 子程序disp (9)3.1 子程序DISP的功能描述 (9)3.2 程序界面 (9)3.3 需要定义的变量 (9)3.4 传递到子程序中的信息 (9)1. 子程序FILM详解1.1 子程序FILM的功能描述该子程序在热交换分析中用来定义非均匀的对流换热系数和环境温度（sink temperature）。
它的应用在于：（1）可以用来定义基于节点的、基于单元的或者是基于面的非均匀对流换热系数。
（2）可以用来定义环境温度，这个环境温度可以是空间位置、时间、温度、节点号、单元号、积分点号等的函数。
（3）在允许热交换的过程中被调用，这些热交换可以是节点间的、或者是面的积分点间的，它们可以是基于节点、单元或面的非均匀对流条件。
（4）忽略了振幅（5）不论是基于单元的还是基于面的对流换热，都采用一阶热传导单元的节点作为面积分点。
1.2 程序界面1.3 需要定义的变量H(1) ——节点上的对流换热系数，单位是：JT–1L–2–1. H(1) 作为基于节点、基于单元或者是基于面的对流换热条件的数值被传递到例程中参与计算。
如果没有定义值，那么H1（1）被初始化为0，这个系数不能作为输出变量用于输出目的。
H(2) ——,在该积分点上，对流换热系数相对于表面温度的变化率。
其单位是JT–1L–2–2. 通过定义这个值，可以提高非线性分析中的收敛速度，尤其是当对流换热系数是表面温度的函数时更是如此。