ABAQUS中的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料建模

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? ? ? ?纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(Fiber Reinforced Polymer /Plastics,簡(jiǎn)稱FRP),由纖維材料與基體材料經(jīng)過纏繞,模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。常用的增強(qiáng)纖維材料有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維,基體材料有環(huán)氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等。由微觀到宏觀,首先由極細(xì)的纖維絲按一定方向排列或編織為板、布等形式,再與基體材料膠結(jié)后形成纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品。
? ? ?纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有一系列的優(yōu)良性能。如FRP本身重量輕,密度約為14-21kN/m3,為鋼的1/6~1/4,比鋁還輕,而FRP的強(qiáng)度/重量比通常可達(dá)鋼材的4倍以上,可應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)中時(shí),極大減輕結(jié)構(gòu)自重,也同時(shí)能夠符合航空、航天結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)材料的重要要求。而且FRP材料的力學(xué)性能可以設(shè)計(jì),即可以通過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式,使復(fù)合材料構(gòu)件或復(fù)合材料結(jié)構(gòu)滿足使用要求。FRP的生產(chǎn)制作工藝包括拉擠、纏繞、手糊、噴射成型等多種方式,不僅可規(guī)?;a(chǎn)形狀規(guī)則的FRP制品,更可制作出幾乎任意形狀的板材用于構(gòu)筑非線性工藝造型。另外,在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的基體中有成千上萬根獨(dú)立的纖維。當(dāng)用這種材料制成的構(gòu)件超載,并有少量纖維斷裂時(shí),載荷會(huì)迅速重新分配并傳遞到未破壞的纖維上,因此整個(gè)構(gòu)件不至于在短時(shí)間內(nèi)喪失承載能力。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料自從20世紀(jì)40年代問世以來,最先被應(yīng)用于航空航天、國防軍工等領(lǐng)域。比如波音787和空客350等客機(jī)制造材料中,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的使用比例均超過50%(重量比),高于鋼、鋁、鈦等金屬及其合金。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,材料制備成本也逐漸降低,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料也逐漸開始走入人們的日常生活,常用的有玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料GFRP(俗稱玻璃鋼)、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料CFRP。GFRP多用于景觀雕塑、座椅、垃圾桶、儲(chǔ)料罐等,CFRP可用于游艇、汽車、自行車、體育休閑器具等。
? ? ? 在建筑領(lǐng)域,纖維增強(qiáng)復(fù)合材料始于上個(gè)世紀(jì)60年代便開始應(yīng)用,到90年代,隨著纖維復(fù)合材料加固鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)的興起,工程界才逐漸認(rèn)可對(duì)這種新型材料。過去,建筑師一直使用木材、石頭、鋼鐵、混凝土等傳統(tǒng)的建筑材料,現(xiàn)代社會(huì)對(duì)建筑的功能性和審美性更為關(guān)注,薄殼結(jié)構(gòu)、懸挑結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)對(duì)建筑材料提出了更高的要求。如上海迪士尼樂園明日世界占地面積超過2300平方米,廣泛的內(nèi)部和外部建筑結(jié)構(gòu)和座椅都是用幾百種不同形狀和尺寸的阻燃膠衣飾面FRP部件組成的,而且所有所需的FRP部件都是手糊成形的。為了確保用于迪斯尼樂園的所有FRP滿足國家對(duì)完全組裝復(fù)合材料部件的B1防火性等級(jí)要求,材料制造公司最終利用高性能聚氨酯丙烯酸酯,以三水合鋁(ATH)作為輔助樹脂,根據(jù)需要加入了450g/㎡的玻璃纖維短切原絲氈和450g/㎡的無捻粗紗布作為增強(qiáng)材料。
? ? 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和計(jì)算方法的發(fā)展,有限元法在復(fù)合材料部件的工程設(shè)計(jì)和科研領(lǐng)域得到了越來越廣泛的重視和應(yīng)用,從航空航天、交通運(yùn)輸?shù)侥茉喘h(huán)境等幾乎所有的設(shè)計(jì)制造都已離不開有限元分析計(jì)算。
ABAQUS基于豐富的單元庫,能夠求解廣泛領(lǐng)域的線性和非線性問題,包括靜態(tài)分析、動(dòng)力分析、結(jié)構(gòu)的熱響應(yīng)分析以及其他復(fù)雜非線性耦合物理場(chǎng)的分析。ABAQUS被廣泛地認(rèn)為是功能最強(qiáng)的有限元軟件,非常適合分析復(fù)雜的復(fù)合材料力學(xué)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。

在此模塊中直接融合纖維增強(qiáng)復(fù)合材料仿真計(jì)算與建模的最新技術(shù)發(fā)展。
通過提供功能強(qiáng)大的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料計(jì)算仿真能力,和先進(jìn)的建模方法,Simulayt的Layup Pipeline補(bǔ)充和擴(kuò)展了Abaqus/CAE強(qiáng)大的復(fù)合材料仿真能力,并與Abaqus/CAE完美的融合在了一起。此外,憑借其與其他環(huán)節(jié)的直接融合能力,實(shí)現(xiàn)了整個(gè)企業(yè)設(shè)計(jì)與制造的緊密聯(lián)系。
纖維增強(qiáng)復(fù)合材料模擬有重要的作用,它確保在建模初始就不能生成工藝上不可制造的鋪層。這樣避免了日后在研發(fā)周期上由于重新設(shè)計(jì)而增加的成本。此模塊還可以生成制造數(shù)據(jù)以確保最終的零件與分析模型相符。

目前,空間中不斷變化的纖維方向和鋪層厚度可直接提供給非線性隱式算法和顯式求解器,實(shí)現(xiàn)詳細(xì)的仿真計(jì)算。因而在每個(gè)單元產(chǎn)生鋪層角度,真實(shí)反應(yīng)了仿真和實(shí)際纖維結(jié)構(gòu),這些功能確保計(jì)算中可達(dá)到前所未有的保真度。

最后,對(duì)Simulay的Layup Pipeline 的直接調(diào)用,使復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的分析、設(shè)計(jì)和制造完美的結(jié)合在一起。比如,如果需要的話,由Abaqus/CAE創(chuàng)建的模型可以直接倒入到CATIA V5中進(jìn)行細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。通過精確的模型轉(zhuǎn)換,可快速實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)上的反復(fù),從而提高整個(gè)研制過程的效率。


abaqus復(fù)合材料建模技術(shù)與應(yīng)用
一、Abaqus建?;A(chǔ)
1、ABAQUS 建?;A(chǔ)——以基礎(chǔ)操作為例,讓學(xué)員迅速掌握ABAQUS軟件建模通用操作方法
1.1 ABAQUS 軟件體系及應(yīng)用背景
1.2 ABAQUS 典型本構(gòu)關(guān)系與導(dǎo)入方式
1.3 ABAQUS 前后處理模塊
1.4 常用單元建模(一維梁、桿;二維平面應(yīng)力、應(yīng)變;三維實(shí)體單元)
1.5?荷載施加與邊界條件
1.6?網(wǎng)格劃分
二、abaqus復(fù)合材料建模入門
2、ABAQUS復(fù)合材料建模入門——以復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)建模、靜力失效分析為例,讓學(xué)員掌握基于ABAQUS軟件的復(fù)合材料建模及力學(xué)分析流程
2.1復(fù)合材料力學(xué)基礎(chǔ)理論
2.1.1?層合結(jié)構(gòu)的本構(gòu)特點(diǎn)、變形假定與剛度計(jì)算
2.1.2 層合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度準(zhǔn)則和損傷判據(jù)
2.1.3 層合結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)與多場(chǎng)耦合分析
2.2層合結(jié)構(gòu)的單元與特點(diǎn)介紹
2.2.1 Abaqus中復(fù)合材料層合板結(jié)構(gòu)建模分析流程
2.2.2建立普通殼單元、連續(xù)殼單元及多層實(shí)體單元結(jié)構(gòu)模型
2.3?ABAQUS靜力失效分析(彈性與彈塑性、屈曲分析、損傷斷裂分析)
實(shí)例分析:?
1.考慮剛度退化的層合結(jié)構(gòu)建模分析
2.層合結(jié)構(gòu)的熱-力耦合分析
三、abaqus實(shí)例進(jìn)階學(xué)習(xí)(一)
3、ABAQUS纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層合板分層和界面損傷與擴(kuò)展分析
3.1?結(jié)構(gòu)建模過程與計(jì)算分析
????3.1.1 角鋪設(shè)復(fù)合材料層板結(jié)構(gòu)與建模
3.1.2 拉伸強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度、剪切強(qiáng)度與層合板失效過程模擬
3.1.3 彎曲失效過程模擬
3.1.4?Abaqus中復(fù)合材料層合板建模中分層損傷的引入方法
3.1.5?Abaqus中復(fù)合材料層合板界面損傷cohesive單元的應(yīng)用技術(shù)
3.2復(fù)合材料層合板分層和界面損傷、斷裂與擴(kuò)展過程的計(jì)算分析
3.2.1?虛裂紋閉合技術(shù)(VCCT)理論與實(shí)現(xiàn)方法
3.2.2?界面損傷內(nèi)聚力分析(cohesive單元)理論與實(shí)現(xiàn)方法
3.2.3?擴(kuò)展有限元理論與實(shí)現(xiàn)方法
3.3?ABAQUS分層和界面擴(kuò)展行為的模擬計(jì)算
實(shí)例分析:??1.基于虛裂紋閉合技術(shù)(VCCT)的分層擴(kuò)展模擬

2.基于cohesive單元的分層/界面損傷擴(kuò)展模擬


3.基于XFEM方法的裂紋擴(kuò)展模擬
四、abaqus實(shí)例進(jìn)階學(xué)習(xí)(二)
4、ABAQUS顆粒/短纖維改性復(fù)合材料力學(xué)建模及計(jì)算結(jié)果分析
4.1 改性復(fù)合材料的本構(gòu)理論與構(gòu)建方法
4.2 基于ABAQUS 的細(xì)觀力學(xué)計(jì)算
4.3 增韌復(fù)合材料結(jié)構(gòu)仿真與力學(xué)性能分析
4.3.1?材料力學(xué)性能多尺度分析理論與分析方法
4.3.2?胞元理論與邊界條件施加
4.3.3 基于胞元模型的強(qiáng)度預(yù)測(cè)方法
4.3.4 顆粒/斷裂維分布型材料的模型生成技術(shù)
4.3.5?增韌復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的宏觀失效過程模擬
實(shí)例分析:?1.顆粒增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模、拉伸過程及失效分析

圖一:增強(qiáng)顆粒等效應(yīng)力云圖? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖二:基體等效應(yīng)力云圖
2.?短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模、胞元分析技術(shù)

五、abaqus復(fù)合材料靜力分析及案例實(shí)踐
5、ABAQUS復(fù)合材料加筋板結(jié)構(gòu)在靜載荷作用下的承載能力預(yù)測(cè)
5.1層合加筋結(jié)構(gòu)的屈曲與后屈曲分析
5.1.1 特征值屈曲分析、后屈曲分析及后屈曲路徑
5.1.2?含制造缺陷或低速?zèng)_擊損傷層合板的分層后屈曲分析
5.1.3?后屈曲分析涉及的非線性方程組收斂問題與解決方法
5.2薄壁加筋結(jié)構(gòu)的面內(nèi)剪切載荷作用下的失效分析
5.2.1面內(nèi)剪切載荷作用下的建模技巧
5.2.2面內(nèi)剪切載荷作用下的屈曲和失效分析
實(shí)例分析:?1.漸進(jìn)損傷、界面開裂擴(kuò)展和大變形的多重非線性復(fù)材加筋板壓潰
2.面內(nèi)剪切載荷作用下的加筋板的承載能力預(yù)測(cè)

六、abaqus二次開發(fā)案例實(shí)踐
6?.ABAQUS二次開發(fā)——以FORTRAN、python兩種開發(fā)方式為例讓學(xué)員快速掌握二次開發(fā)要點(diǎn),靈活調(diào)用這些模塊方法,完成自己的設(shè)計(jì)計(jì)算需求
6.1 ABAQUS二次開發(fā)需求的類型與解析
6.2接口子程序及FORTRAN二次開發(fā)技術(shù)
6.3基于python語言的參數(shù)化建模技術(shù)
6.4 ABAQUS與MATLAB軟件連用建模
實(shí)例分析:?
1.基于MATLAB的變角度鋪絲變剛度復(fù)合材料結(jié)構(gòu)建模與分析
2.基于python語言的復(fù)合材料加筋板參數(shù)化建模實(shí)例
3.基于UMAT接口子程序的材料非線性分析
4.基于USDFLD接口子程序的復(fù)合材料損傷場(chǎng)二次開發(fā)實(shí)例
七、abaqus高級(jí)案例解析
7.其他相關(guān)案例解析——結(jié)合自己的科研方向,解析契合自己研究的例子
7.1復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的自由振動(dòng)分析
7.2復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)分析
7.3復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)的低速?zèng)_擊分析
7.4低速?zèng)_擊后復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的剩余強(qiáng)度分析
7.5復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的高速?zèng)_擊分析(鳥撞)?

八、SCI論文撰寫及其它
8.1 未來航空航天復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)與創(chuàng)新研究展望
8.2基于ABAQUS復(fù)合材料仿真計(jì)算文章(SCI)案例
8.3?SIC論文創(chuàng)新思路及寫作技巧
“ABAQUS復(fù)合材料建模技術(shù)與應(yīng)用”
時(shí)間
2021年05月22日——05月23日 ???
在線直播(授課2天)
2020年05月29日——05月30日????
在線直播(授課2天)
報(bào)名費(fèi)用:
¥3900元/人(含報(bào)名費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、資料費(fèi))
費(fèi)用提供正規(guī)機(jī)打發(fā)票及蓋有公章的紙質(zhì)通知文件;如需開具會(huì)議費(fèi)的單位請(qǐng)聯(lián)系招生老師要會(huì)議邀請(qǐng)函;
增值服務(wù):
1、凡報(bào)名學(xué)員將獲得本次培訓(xùn)書本教材(300余頁)及隨堂電子資料(cae文件);

2、價(jià)格優(yōu)惠:
優(yōu)惠一:4月30號(hào)之前報(bào)名匯款可享受?200元學(xué)費(fèi)優(yōu)惠(僅限前八名);
優(yōu)惠二:報(bào)名學(xué)生可享受200元學(xué)費(fèi)優(yōu)惠(需提供在有效期內(nèi)的學(xué)生證或?qū)W籍證明);
優(yōu)惠三:同一單位同時(shí)參加2人及以上可享受每人200元學(xué)費(fèi)優(yōu)惠;
3、學(xué)員提出的各自研究方向遇到的問題在課程結(jié)束后可以長期得到老師的解答與指導(dǎo)(郵件、微信等)?
4、參加培訓(xùn)并通過考試的學(xué)員,可以獲得:北京軟研國際信息技術(shù)研究院培訓(xùn)中心頒發(fā)的《ABAQUS復(fù)合材料建模技術(shù)與應(yīng)用》專業(yè)技能結(jié)業(yè)證書
聯(lián)系方式
聯(lián)?系?人:科宇老師
咨詢電話/微信:13520456594?
QQ:1446084643
另有交流群(非班級(jí)群):
abaqus交流QQ群:916412656??

abaqus微信群:
