仿真流程专题----复合材料分析

本篇专题，将以wb软件为例，介绍复合材料分析的仿真流程。

一、复合材料的介绍

1.1什么是复合材料

复合材料通俗的理解是指两种以上不同性质的材料通过物理或化学的方法，将它们组合在一起成为一个整体，在宏观方向可以拥有复合性能的材料。

复合材料组合得当的情况下，可以充分发挥材料间性能的优势，相互取长补短，从而能够表现出更好的材料性能。

生活中常见的复合材料有：三维纺织复合材料、合金、钢筋混凝土等。

1.2复合材料的用途:

复合材料相对于普通材料而言，拥有着更加卓越的材料性能。使得它在许多领域都进行着广泛使用。如：在医学领域，利用它的优秀的力学性能和不易受射线影响的特性；在汽车领域，利用它的低密度使制造轻量化和振动阻尼特性提高车身行驶中的强度；在航空领域，利用它的热稳定性和高强度等特性；在纺织领域，利用它的高韧性和耐腐蚀性等特性。

随着复合材料的不断发展，在各个领域中使用的复合材料都越来越广泛，越来越重要。

二、复合材料分析的流程

复合材料分析的流程可以简单归纳为“三大步三小步”。其中三大步为：前处理、求解和后处理。三小步是在三大步基础上继续进行划分得出的。其中前处理的三小步为：几何模型系统构建、材料模型系统构建、有限元系统模型构建。求解的三小步为：位移边界条件设定、载荷边界条件设定、求解设定。后处理的三小步为：结果趋势判定、结果量级判定、结果误差分析。总结绘制成的思维导图如下：

此外，其他分析流程可以参考微信公众号：芝士仿真。公众号上会不定期发表仿真知识相关文章。

三、wb软件的复合材料分析流程

3.1前处理

本篇文章将通过静力学和动力学的形变结果对比进行复合材料的分析流程。关联时，选择transfer shell composite data。功能窗口具体如下图所示：

3.2求解

3.2.1位移边界条件

为保证计算结果具有对比性，静力学和动力学的位移边界条件设置参数均相同。使用fixed固定4条边。如下图所示：

3.2.2载荷边界条件

为保证计算结果具有对比性，静力学和动力学的载荷边界条件设置参数均相同。创建force添加Y向-10N力。设置如下图所示：

3.3后处理

3.1结果趋势判定

结算得出结果后，对伪色图的结果进行判定。判断伪色图分布趋势是否符合力学原理。

3.2结果量级判定

在判定结果趋势正确后，需要查看伪色图分布的量级是否正确。其中量级包括材料的量级、载荷施加的量级、计算结果的量级等方面。

3.3结果误差分析

误差分析可以主要分为模型误差、网格误差两部分。模型误差包括孔、圆角、倒角等特征造成的误差。网格误差包括：网格层数不够造成误差、网格形状存在尖角造成的应力奇异误差。仿真结果需要进行判定结果是否为软件计算造成的误差。

结算结果如下图分别所示：瞬态形变结果图、稳态形变结果图

此外，还可以通过ACP(post)查看分层结果图。功能窗口连接方式如下图所示：

为方便查看失效层，将力改为压力，并设置为16MPa。

进入ACP(post)界面，通过Solutions>>>创建形变伪色图(deformation)。如下图所示：

还可以通过Definitions>>>创建失效准则(FailureCriteria);设置失效系数为1。Solutions>>>创建失效伪色图(Failure)。查看某个时间步的某个图层的失效网格。结果如下图所示：