復(fù)合材料設(shè)計(jì)分析軟件匯總（二）——細(xì)觀力學(xué)分析
往期推薦
（1）GENOA——多尺度復(fù)合材料漸進(jìn)失效/耐久性/損傷容限分析平臺(tái)
GENOA是AlphaSTAR公司開發(fā)的一款工程軟件套件，專注于復(fù)合材料結(jié)構(gòu)疲勞、損傷容限和耐久性分析。基于多尺度材料模型，并考慮制造工藝和環(huán)境條件，GENOA可準(zhǔn)確預(yù)測多種復(fù)合材料（層合板、織物等）的損傷演變過程。其多尺度漸進(jìn)失效分析（MS-PFA，Multi-Scale Progressive Failure Analyses）利用通用有限元分析的宏觀尺度計(jì)算結(jié)果，將單元的位移、應(yīng)力和應(yīng)變分解到微觀尺度（單胞切片級(jí)），根據(jù)分解得到的應(yīng)力和應(yīng)變和選定的準(zhǔn)則判定微觀尺度的損傷和失效，累計(jì)損傷得到宏觀尺度的損傷演進(jìn)過程。由此，GENOA將損傷力學(xué)與斷裂力學(xué)結(jié)合，在統(tǒng)一的平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷、斷裂的分析。
GENOA是以分析取證CBA（certification by analysis）為目的的虛擬測試軟件平臺(tái)，它與物理測試的積木式方法是交互的。物理測試結(jié)果用于驗(yàn)證虛擬測試，而GENOA則為Coupon樣件或結(jié)構(gòu)組件，減少計(jì)劃中的物理測試提供幫助。通過工程應(yīng)用驗(yàn)證，GENOA損失容限分析可以解決復(fù)合材料結(jié)構(gòu)如下問題：
多個(gè)位置產(chǎn)生的裂紋。
材料性能的不確定性。
可見的或不可見的、及離散的損傷源。
預(yù)測損傷增長和剩余強(qiáng)度。
證明耐久性和健壯性，以協(xié)助FAA認(rèn)證。
軟件優(yōu)勢
??? ▎全面的材料類型——涵蓋了工程上常用的材料類型：單向帶、織物、編織、夾層結(jié)構(gòu)（蜂窩、泡沫）；
??? ▎全面的多尺度漸進(jìn)失效分析能力——預(yù)測復(fù)合材料復(fù)雜結(jié)構(gòu)形式的損傷累積（微裂紋）以及使用壽命，涵蓋靜強(qiáng)度、 疲勞、沖擊損傷、環(huán)境退化等多種分析類型；
??? ▎制造過程的模擬——模擬纏繞制造過程，充分評(píng)估制造工藝對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)性能的影響；
??? ▎適航驗(yàn)證級(jí)別的模擬——集成了ASTM 標(biāo)準(zhǔn)材料測試數(shù)據(jù)庫和材料性能庫，分析流程與積木法一致，結(jié)合漸進(jìn)失效分析，計(jì)算、統(tǒng)計(jì)獲得典型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)值；
??? ▎自帶教程——內(nèi)嵌了各種分析類型的標(biāo)準(zhǔn)分析教程（Step-by-Step），易于學(xué)習(xí)和使用；
??? ▎豐富的軟件接口——自帶MHOST求解器，同時(shí)支持NASTRAN、ABAQUES、ANSYS、OPTISTRUCT、 LS-DYNA等主流商用有限元求解器。??? ▎精確的模擬——結(jié)合已有的商用有限元軟件和實(shí)測數(shù)據(jù)，采用多尺度漸進(jìn)失效分析，獲得通用FEA軟件無法獲得的精確結(jié)果和種類（例如疲勞），顯著降低實(shí)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)、規(guī)模和花費(fèi)。
??? ▎與適航認(rèn)證一致的流程——模擬過程，從材料許用值到細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)部位設(shè)計(jì)值（A-&B-）獲取，直至大部件級(jí)別的分析，直接支持積木法驗(yàn)證過程，明確適航驗(yàn)證線路（適航驗(yàn)證計(jì)劃），降低工程風(fēng)險(xiǎn)。
（上述圖文摘自量維科技）
（2）DIGIMAT
Digimat是一款專注于多尺度復(fù)合材料非線性本構(gòu)預(yù)測和材料建模的商用軟件包，能夠?qū)?fù)合材料的非線性本構(gòu)關(guān)系和制造工藝過程引入到復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的有限元仿真分析中，幫助工程師評(píng)估不同類型的復(fù)合材料和制造工藝對(duì)性能的影響，從而支持復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化工作。使用Digimat可以幫助工程師快速選擇出最佳的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方案，并可以通過虛擬試驗(yàn)方法評(píng)估復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的性能表現(xiàn)，減少物理試驗(yàn)次數(shù)。因此，在復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)研發(fā)過程中，使用Digimat軟件能夠幫助客戶節(jié)約一定的時(shí)間和金錢成本，達(dá)到降本增效的目的。
Digimat使工程師能夠?qū)?fù)合材料進(jìn)行微觀和宏觀分析，預(yù)測其性能并計(jì)算其機(jī)械，熱和電性能，?也可以建模多種復(fù)合材料，包括由熱塑性和熱固性聚合物以及彈性體制成的復(fù)合材料。
Digimat復(fù)合材料建模技術(shù)依靠細(xì)觀力學(xué)方法來準(zhǔn)確預(yù)測多相材料的行為。提供了優(yōu)化的解決方?案，彌補(bǔ)制造工藝、材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)有限元分析之間的差距。
Digimat模塊：
? Digimat-MF：基于平均場方法的多相材料非線性本構(gòu)快速預(yù)報(bào)工具。
? Digimat-FE：基于代表性體積單元（RVE ）隨機(jī)幾何建模和有限元求解，精確預(yù)報(bào)復(fù)合材料的?非線性行為。
? Digimat-MX：材料模型庫，包含材料供應(yīng)商提供的上百種牌號(hào)的復(fù)合材料模型和實(shí)驗(yàn)曲線。
? Digimat-CAE ：Digimat與主流工藝和結(jié)構(gòu)有限元軟件間的接口。
? Digimat-MAP：Digimat 2D/3D網(wǎng)格映射工具，可將工藝軟件計(jì)算得到信息映射到結(jié)構(gòu)有限元模?型上。
? Digimat-HC：蜂窩夾層板虛擬試驗(yàn)解決方案。
? Digimat-RP：改性塑料結(jié)構(gòu)分析整體解決方案，能夠快速實(shí)現(xiàn)從工藝仿真到有限元計(jì)算的整個(gè)?過程。
? Digimat-VA：復(fù)合材料許用值虛擬實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。
? Digimat-AM：仿真非金屬增材制造工藝過程的工具包。
（3）Texgen——織物建模分析軟件
TexGen 是由英國諾丁漢大學(xué)研究開發(fā)的復(fù)合材料織物結(jié)構(gòu)細(xì)觀幾何建模開源軟件。基于 TexGen 軟件，通過設(shè)定紗線路徑和紗線橫截面，能夠快速建立編織物、機(jī)織物、針織物等織物的幾何結(jié)構(gòu)。TexGen 軟件的一大優(yōu)點(diǎn)是能夠迅速地創(chuàng)建二維或三維織物模型。同時(shí)，針對(duì)細(xì)觀分析周期性邊界條件施加問題，TexGen在導(dǎo)出單胞模型時(shí)，可以自動(dòng)生成對(duì)稱網(wǎng)格，并施加周期性邊界條件，極大簡化了織物結(jié)構(gòu)有限元前處理過程，可以避免繁瑣的程序編寫工作。
Texgen創(chuàng)建的不同織物形式
（3d 正交機(jī)織物、三軸編織布、二維編織布、針織物）
TexGen 提供了圖形用戶界面建模及編程建模兩種建模途徑。圖形用戶界面建模(GUI）包含兩種方式，一種是通過建模向?qū)?/strong>，可以建立二維織物和三維織物結(jié)構(gòu)，根據(jù)向?qū)е恍栎斎胂鄳?yīng)的參數(shù)即可生成模型；另一種是分步建模，主要通過建模器創(chuàng)建紗線、織物單胞，設(shè)定模型參數(shù)等。編程建模是通過?Python 腳本語言或者C++編程語言連接 TexGen 庫生成模型，也可以通過應(yīng)用程序編程接口(API)實(shí)現(xiàn)建模。
此外，TexGen 軟件與 Abaqus 有限元軟件有良好的兼容性，可以將 TexGen 中建立的仿真模型以.stp 或inp 等格式文件輸出至Abaqus中生成有限元模型，還可以通過Abaqus/GUI直接調(diào)用TexGen API接口，在Abaqus中生成模型，并借助Abaqus強(qiáng)大的非線性求解器計(jì)算結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)。
織物結(jié)構(gòu)的多尺度分析
（公眾號(hào)后臺(tái)回復(fù)“Texgen”獲取Texgen下載鏈接）
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