复合材料ABAQUS分析___精讲版
复合材料热力学参数 abaqus
复合材料热力学参数 abaqus复合材料在工程领域中具有广泛的应用，其热力学参数对于材料的性能和行为具有重要影响。
在复合材料的设计和分析过程中，了解和准确描述热力学参数是至关重要的。
本文将介绍复合材料热力学参数在Abaqus软件中的应用。
我们需要了解复合材料的热力学参数是什么。
热力学参数是描述材料在不同温度下的热性质的物理量。
常见的热力学参数有热膨胀系数、热导率和比热容等。
这些参数可以用来分析材料在温度变化时的热应力和热变形情况。
在Abaqus软件中，我们可以通过定义材料属性来设置复合材料的热力学参数。
在模型建立阶段，我们可以选择适当的材料模型来描述复合材料的热力学行为。
常见的材料模型有线性弹性模型、非线性弹性模型和塑性模型等。
根据具体的应用需求，我们可以选择不同的材料模型来准确描述复合材料的热力学行为。
在Abaqus中，我们可以通过输入材料的热膨胀系数来模拟材料在温度变化时的热应力。
热膨胀系数是描述材料在温度变化下长度变化的比例系数。
当材料受到温度变化影响时，其长度将发生变化，从而引起热应力。
通过在Abaqus中定义合适的热膨胀系数，我们可以准确模拟复合材料在温度变化下的热应力情况。
除了热膨胀系数，热导率也是复合材料热力学参数的重要指标之一。
热导率是材料传导热量的能力，描述了材料在温度梯度下的热传导情况。
在Abaqus中，我们可以通过输入材料的热导率来模拟材料的热传导行为。
通过准确描述复合材料的热导率，我们可以分析材料在温度变化下的热传导特性，为工程设计提供依据。
比热容也是复合材料热力学参数中的关键指标之一。
比热容描述了材料单位质量在单位温度变化下所吸收或释放的热量。
通过在Abaqus中定义合适的比热容，我们可以分析复合材料在温度变化下的热响应情况。
比热容的准确描述对于预测复合材料的温度变化行为具有重要意义，特别是在高温环境下的应用。
复合材料热力学参数在Abaqus软件中的应用对于准确描述材料的热行为和性能具有重要意义。
abaqus复合材料
Abaqus：ABAQUS 是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。
ABAQUS 包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。
并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。
功能：静态应力/位移分析：包括线性，材料和几何非线性，以及结构断裂分析等动态分析粘弹性/粘塑性响应分析：粘塑性材料结构的响应分析热传导分析：传导，辐射和对流的瞬态或稳态分析质量扩散分析：静水压力造成的质量扩散和渗流分析等耦合分析：热/力耦合，热/电耦合，压/电耦合，流/力耦合，声/力耦合等非线性动态应力/位移分析：可以模拟各种随时间变化的大位移、接触分析等瞬态温度/位移耦合分析：解决力学和热响应及其耦合问题准静态分析：应用显式积分方法求解静态和冲压等准静态问题退火成型过程分析：可以对材料退火热处理过程进行模拟海洋工程结构分析：对海洋工程的特殊载荷如流载荷、浮力、惯性力等进行模拟对海洋工程的特殊结构如锚链、管道、电缆等进行模拟对海洋工程的特殊的连接，如土壤/管柱连接、锚链/海床摩擦、管道/管道相对滑动等进行模拟水下冲击分析：对冲击载荷作用下的水下结构进行分析柔体多体动力学分析：对机构的运动情况进行分析，并和有限元功能结合进行结构和机械的耦合分析，并可以考虑机构运动中的接触和摩擦疲劳分析：根据结构和材料的受载情况统计进行生存力分析和疲劳寿命预估设计灵敏度分析：对结构参数进行灵敏度分析并据此进行结构的优化设计软件除具有上述常规和特殊的分析功能外，在材料模型，单元，载荷、约束及连接等方面也功能强大并各具特点：材料模型：定义了多种材料本构关系及失效准则模型，包括：弹性：线弹性，可以定义材料的模量、泊松比等弹性特性正交各向异性，具有多种典型失效理论，用于复合材料结构分析多孔结构弹性，用于模拟土壤和可挤压泡沫的弹性行为亚弹性，可以考虑应变对模量的影响超弹性，可以模拟橡胶类材料的大应变影响粘弹性，时域和频域的粘弹性材料模型塑性：金属塑性，符合Mises屈服准则的各向同性和遵循Hill准则的各向异性塑性模型铸铁塑性，拉伸为Rankine屈服准则，压缩为Mises屈服准则蠕变，考虑时间硬化和应变硬化定律的各向同性和各向异性蠕变模型扩展的Druker-Prager模型，适合于沙土等粒状材料的不相关流动的模拟Capped Drucker-Prager模型，适合于地质、隧道挖掘等领域Cam-Clay模型，适合于粘土类土壤材料的模拟Mohr-Coulomb模型，这种模型与Capped Druker-Prager 模型类似，但可以考虑不光滑小表面情况泡沫材料模型，可以模拟高度挤压材料，可应用于消费品包装、及车辆安全装置等领域混凝土材料模型，这种模型包含了混凝土弹塑性破坏理论渗透性材料模型，提供了依赖于孔隙比率、饱和度和流速的各向同性和各向异性材料的渗透性模型。
Abaqus复合材料
•
Copyright 2008 SIMILIA, Inc.
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
Copyright 2008 SIMILIA, Inc.
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针对复合材料优势
四 Abaqus 在复合资料领域的优势4.1 复合资料介绍4.1.1 复合资料的应用复合资料有很多特征：1、制造工艺简单2、比强度高，比刚度大3、拥有灵巧的可设计性4、耐腐化，对疲惫不敏感5、热稳固性能、高温性能好因为复合资料的上述长处，在航空航天、汽车、船舶等领域，都有宽泛的应用。
复合资料的大批应用对剖析技术提出新的挑战。
4.1.2 复合资料的构造复合资料是一种起码由两种资料混淆而成的宏观资料，此中的一种资料被称作基体，其余的资料称作纤维。
此中纤维能够包含好多不一样的形式：失散的宏观粒子，随意方向的短纤维，规则摆列的纤维和织物。
4.1.3 典型的复合资料1)单向纤维层合板 ----冲击剖析2)编织复合资料 ---- 挤压剖析3)蜂窝夹心复合资料 ----不行见冲击损害剖析基体和纤维的存在形式以及资料属性关于复合资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资料拥有以下性质：1）低成本：原型，大规模生产，零件归并，维修，技术成熟。
2）希望的重量：轻重量，比重分派合理。
3）改良的强度和刚度：高强度/高刚度比。
4）改良的表面属性：优秀的耐腐化性，表面抛光性好。
5）希望的热属性：较低的热传导性，热膨胀系数较低。
6）独到的电属性：拥有较高的绝缘强度，无磁性。
7）空间适应性：大零件，特别的几何构型。
4.1.4 复合资料的有限元模拟依据不一样的剖析目的，能够采纳不一样的复合资料模拟技术：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：将复合资料模拟为一个正交各向异性体或是完整各向异性体。
3）混淆模拟：将复合资料模拟为一系列失散、可见的纤维层合板。
4）失散纤维模拟：采纳失散单元或是其余模拟工具进行模拟。
5）子模型模拟：关于研究增强纤维四周点的应力集中问题比较有效。
微观模拟：纤维 -基体的单胞模拟混淆模拟：层合板的混淆模拟Abaqus 中复合资料的单元技术Abaqus 中复合资料的单元技术主要为三种：分层壳单元、分层实体单元以及实体壳单元。
abaqus复合材料
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）。
提示：堆栈参考坐标系的定义（放置方向）和每个堆栈坐标系的定义（层方向）。
定义正确的层角度，层厚度和层顺序。
ABAQUS无法分析单层法线变化超过90度的情况，因此有必要定义多层。
坐标系可以任意定义。
最新Abaqus全面分析教程教学讲义PPT课件
Partition Cell
Used N-sided Patch
通过选定边界形成切割面 1、确定选择边还是顶点 2、选择边界 3、点击鼠标中键或点击 完成Partition。
Partition Cell
Sketch Planar Partition 对体的表面进行草绘切割
Virtual Topology
现以From solid为例说明如何Create Sshell： 1、选择要生成Face的体，操作完成后体将被删除，只保 留表面。
Create Wire
Create Wire的方法依次为：Planar、Point to Point和Spline。
现以Planar为例说明如何Create Wire： 1、选择草绘平面 2、为草绘平面定向 3、草绘Wire
5、设置孔的直径
倒角
Create Round or Fillet倒圆角与Creaste Chamfer倒直角。
现以Create Round or Fillet为例说明如何倒圆角： 1、选择要进行倒圆角的边（按住Shift，左键拾取可 进行多选） 2、指定圆角半径
去倒角
Repair Small Faces可以理解为去除小面。
Abaqus全面分析教程
模型操作
Ctrl+Alt+鼠标左键 旋转模型
Ctrl+Alt+鼠标中键 平移模型
Ctrl+Alt+鼠标右键 缩放模型
1、几何建模 Part
导入Part
Pro/E等CAD软件建好的模型后，另存成iges、sat、step等格式；然后 导入Abaqus可以直接用。
推荐采用step格式文件导入！
创建Part
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 systemdefined by user. Par example, if x-axe in the userdefined 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 全局坐标系使用局部坐标系生成装配件、定义分析步和输出要求定义分析步，保留各项默认值即可。
场输出要求和历史输出要求都按默认的输出方式。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
使用局部坐标系
生成装配件、定义分析步和输出要求
定义分析步，保留各项默认值即可。
场输出要求和历史输出要求都按默认的输出方式。
为了结果中能查看每个ply的输出情况，应该在场输出中进行一些修改
历史输出默认值即可
（场输出field output和历史输出history output的区别, refer to user’s manual）
规定边界条件和施加载荷 (689.4 KPa and all edges : encastre )
定义完边界条件和载荷后模型会有如下显示
划分网格和定义作业
定义单元类型S8R5( The differences of all element types should be clear for analysis)
划分8X8结构性网格
定义作业并检查提交求解
在作业管理器中，当状态显示成功后点击“结果”可直接进入结果可视化模块。
后处理
常用工具 Tool
Display group
Color code
查看各单层的应力
The difference of these two types of field output refer to manual Field output with the option ‘composite layer up’
Field output with the option ‘whole model’
Field output with the option ‘composite layer up’
Different active locations give different results。