复合材料的abaqus建模

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随机短纤维增强复合材料建模插件

Abaqus随机短纤维增强复合材料建模插件文末附Abaqus随机短纤维增强复合材料建模插件下载链接前言短纤维增强复合材料相对于长纤维增强复合材料来说更容易制备，且短纤维的填充性能略有改善，可制造复杂产品，广泛应用于车辆、航空航天、建筑等行业，对短纤维增强复合材料进行细观力学分析，可对其宏观力学性能进行预测、分析破坏机理等。

接下来对随机短纤维增强复合材料建模插件进行介绍。

NO.1 【算法简介】难点一：此插件核心在于判断生成的纤维是否相交，因此选用解析几何法对随机生成的纤维是否与已经生成的纤维进行相交判断，计算出纤维轴线与其他纤维轴线之间的距离，与纤维直径进行比较，距离小于直径则判断为相交，难点在于：纤维是有限长度，转化为数学模型即为线段之间的最小距离大于二倍纤维半径，因此应将判断分为多种情况：①直线之间最短距离为线段之间最短距离；②线段之间最短距离大于直线之间最短距离，最短距离可能为点到直线距离、点到点距离、线到线的距离，但是需要判断具体是哪种情况，由此进行判断纤维是否相交，若只考虑直线之间的最短距离，生成的模型纤维体积含量会很低难点二：对于生成给定纤维体积含量的模型，若直接生成足够纤维数量的模型，可能会导致纤维体积含量高或低，与预期纤维体积含量有误差；因此采用不断逼近的方法，即先生成由体积含量计算的纤维数量，由于纤维还需进行切割，因此此时的纤维体积含量肯定小于预期的纤维体积含量，接下来对此时纤维体积含量与预期纤维体积含量进行比较，若此时纤维体积含量与预期纤维体积含量之差乘试样总体积大于一个纤维体积，则继续生成纤维，若此时纤维体积含量与预期纤维体积含量之差乘试样总体积不足以生成一根纤维，则停止生成。

此方法可生成与纤维体积含量极其接近的模型对于长方体长40mm，宽10mm，高15mm，纤维长度5mm，纤维直径1mm，体积含量5%进行实验得出，纤维体积为：298.82，基体体积为5701.24，总体积为6000.06，纤维体积含量为4.98%，误差极小。

ABAQUS中Cohesive单元建模方法

ABAQUS中Cohesive单元建模方法复合材料模型建模与分析1、Coheive单元建模方法1、1几何模型使用内聚力模型（coheivezone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入coheive层。

建立coheive层的方法主要有：方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟coheive单元，用这种方法建立的coheive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立coheive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得coheive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）coheive单元与其他单元公用节点（b）独立的网格通过“tie”绑定图1、建模方法上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1、2材料属性应用coheive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-eparation描述；另一种是基于连续体描述。

其中基于traction-eparation描述的方法应用更加广泛。

而在基于traction-eparation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。

它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性降低软化阶段。

注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移，因此线弹性段的斜率代表的实际是coheive单元的刚度。

曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。

因此在定义coheive的力学性能时，实际就是要确定上述本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率，或者最终失效时单元的位移。

常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了coheive的本构模型。

Coheive单元可理解为一种准二维单元，可以将它看作被一个厚度隔开的两个面，这两个面分别和其他实体单元连接。

(完整版)ABAQUS中Cohesive单元建模方法讲解

复合材料模型建模与分析1. Cohesive单元建模方法1。

1 几何模型使用内聚力模型(cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive 层。

建立cohesive层的方法主要有：方法一、建立完整的结构（如图1（a)所示）,然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点,并以此传递力和位移.方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束,使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b)所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点 (b）独立的网格通过“tie"绑定图1.建模方法上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie"很繁琐;因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation描述；另一种是基于连续体描述。

其中基于traction-separation描述的方法应用更加广泛.而在基于traction—separation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。

它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性降低软化阶段. 注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移,因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive单元的刚度。

曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。

因此在定义cohesive的力学性能时,实际就是要确定上述本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率,或者最终失效时单元的位移。

常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了cohesive的本构模型。

基于PythonAbaqus复合材料代表性体积元的数值模型

基于PythonAbaqus复合材料代表性体积元的数值模型一、本文概述随着复合材料在工程领域中的广泛应用，对其性能预测和优化的需求也日益增长。

复合材料由多种不同性质的组分材料组成，其性能不仅取决于各组分的性质，更与组分之间的相互作用和排布方式密切相关。

因此，建立能够准确反映复合材料宏观性能的数值模型，对于理解其力学行为、预测其性能表现以及优化其设计具有重要意义。

本文旨在探讨基于Python和Abaqus的复合材料代表性体积元（Representative Volume Element, RVE）数值模型的建立与应用。

我们将介绍复合材料RVE模型的基本原理和重要性，阐述其在复合材料性能预测中的关键作用。

接着，我们将详细介绍如何使用Python 编程语言和Abaqus有限元分析软件，构建复合材料的RVE模型。

在这一过程中，我们将涵盖模型建立的关键步骤，包括材料属性的定义、几何模型的建立、边界条件的设置以及求解过程的实现。

本文还将探讨如何对建立的RVE模型进行验证和校准，以确保其能够准确反映复合材料的实际性能。

我们将介绍一些常用的验证方法和技术，包括与实验结果的对比、模型预测精度的评估等。

我们将通过一些具体的案例，展示基于Python和Abaqus的复合材料RVE模型在预测复合材料性能、分析材料失效模式以及优化材料设计等方面的实际应用。

本文旨在为从事复合材料研究的学者和工程师提供一个有效的数值建模工具和方法，以帮助他们更好地理解和预测复合材料的力学行为，优化材料设计，推动复合材料在工程领域的应用和发展。

二、复合材料基础知识复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观尺度上组成具有新性能的材料。

这种材料在保持各组成材料主要特点的基础上，通过复合效应获得单一材料难以达到的综合性能，如更高的强度、更好的刚度、更低的密度、更高的耐温性能、更好的电磁性能等。

复合材料的性能不仅与组成材料的性能有关，而且与各组分材料的含量、分布、界面结合状态以及复合工艺等因素密切相关。

Abaqus复合材料

name, a, s, f, mat, alpha, 1
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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
6
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
11
VCCT-for-Abaqus Usage and Keywords
Copyright 2008 SIMILIA, Inc.
复合材料的后处理功能
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8
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。

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。

ABAQUS复合材料建模技术与应用

ABAQUS复合材料建模技术与应用引言ABAQUS是一种常用的有限元分析软件，被广泛应用于工程领域。

复合材料是一种由两种或两种以上不同的材料组合而成的材料。

在实际工程中，复合材料的使用越来越普遍，因为它具有优秀的力学性能和轻质化的特点。

本文将介绍ABAQUS 在复合材料建模方面的技术与应用。

复合材料的基本组成复合材料主要由纤维增强体和基体组成。

纤维增强体可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，而基体则是固化的树脂或金属。

纤维增强体负责承担拉伸等载荷，而基体则负责传递载荷和固定纤维。

ABAQUS复合材料建模技术ABAQUS提供了多种复合材料建模技术，下面将分别介绍其中的几种常用技术。

复合材料层合板建模复合材料常用的一种结构形式是层合板或层合壳。

ABAQUS 可以通过定义层的属性来建模复合材料层合板。

层的属性包括纤维方向、面层材料性质、层厚等。

通过定义不同的层属性，可以建立纤维方向不同、材料性质不同的复合材料层合板模型。

复合材料体积单元建模ABAQUS还提供了建模复合材料体积单元的技术。

在复合材料体积单元中，纤维的分布和取向对模型的性能起着重要影响。

ABAQUS可以通过使用任意形状的单元网格来建模复合材料体积单元。

在单元网格中，可以更精确地定义纤维的取向和分布。

复合材料断裂模型复合材料在实际使用中容易发生断裂。

ABAQUS提供了多种复合材料断裂模型，可以用来预测和分析复合材料的断裂行为。

其中常用的模型包括线性弹性断裂模型、能量释放率断裂模型等。

通过使用这些断裂模型，可以更好地评估复合材料的失效准则和断裂行为。

复合材料在工程中的应用复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域的应用越来越广泛。

下面将介绍几个典型的复合材料工程应用案例。

航空航天领域在航空航天领域，复合材料可以用于制造飞机机身、机翼等部件。

使用复合材料可以降低结构重量、提高飞机性能。

通过使用ABAQUS建模技术，可以对复合材料结构进行优化设计，提高其强度和刚度。

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。

复合材料的abaqus建模

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：
面5 面2 面2 面5
面6
面4 面4 面1 面3 面1
面3
SC6R
SC8R
六节点三角形单元和八节点六面体单元它们在堆积（厚度）方向的运动响应有所不同。再用SC8R时它的堆积方向有限元软件容易混淆，所以要定义清楚
而对SC6R单元它的每一个面都可以当成底面。应用连续壳单元时的局限性： 1、建模时若采用连续壳单元则不能用于分析超弹性材料。 2、在分析同一个问题时连续壳单元和传统壳单元相比增量步会明显增加。对于很薄的壳，在计算分析时很难达到收敛。
利用节点偏移产生实体单元给网格属性利用独立网格部件建模：
连续壳单元建模实例：
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）。 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单元。在仿真时应了解每种单元的优缺点根据实际问题选择最佳方案，以求仿真结果的准确性。
复合材料的建模
复合材料建模的三种常用模型
1、微观模型：把基体和增强材料都作为连续的可变性体进行独立建模，通常在仿真中用到较少。

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，作为通用的模拟工具，ABAQUS 除了能解决大量结构（应力/ 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透/ 应力耦合分析）及压电介质分析。

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复合材料薄壁圆筒建模流程

abaqus复合材料薄壁圆筒建模流程1,建立模型Part Module：类型三维，solid，旋转；按尺寸绘图，done，设置旋转角此处为360度。

2,建立参考面，将圆筒分成两半3，Assembly Module：类型Independent分区partition截面4，Mesh module：点击remove，选择cells消隐分区撒种子时，需要分几层就在边缘上撒多少个种子，在每条边上尽量都撒相同数量的种子，生成结构网格，生成的网格才比较规整。

（注意，此处的mesh，对象为assembly，而不是part）生成网格后，Mesh: Create Mesh Part4，Job Module：Create Job，例如job-007-01，运行生成job-007-01.inp文件，保存成007-01.cae文件。

5, File：New打开新窗口6,File：Import : Model 选择job-007-01.inp打开7,Mesh Module:Tools: Surface manager: create: by angle定义surface集合Tools: Set manager: create: Element: by angle定义Element 集合用以下三个命令操作，选择恰当的面。

Select the Entity Closest to the Screen,Select From Exterior EntitiesSelect From Interior Entities（左键点击第二个图标不放拖出即可）注：定义Element集合时，可以从外到内，定以一层后，在display中把定义的那层remove掉再定义下面一层。

8,Mesh: Edit :Mesh：Mesh Offset (create solid layers)：Surfaces（选择相应的面）：T otal thickness 定义厚度，生成cohesive单元，把其之前定义的几层surface，都生成cohesive单元。

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复合材料仿真到底有多强

ABAQUS复合材料仿真到底有多强复合材料具有制造工艺简单、重量轻、比强度高、比刚度大、耐腐蚀等特点，因而其在航空航天、汽车、船舶等领域，都有着广泛的应用。

复合材料的大量应用对分析技术提出新的挑战。

Abaqus针对复合材料的应用有许多独特的优势，包括前后处理建模、静强度分析（包括稳定性分析）、热分析、碰撞分析、失效分析、以及断裂分析等。

一、复合材料固化成型复合材料热固化的过程，可以认为是复合材料预浸料经历一系列温度变化的热固耦合过程。

典型的温度变化过程为：由室温升温30分钟到185℃，保持1个小时，继续升温到195℃，保持2个小时，然后降温到70℃以下。

整个过程可以采用热固耦合分析，由于基体材料和纤维增强材料的热膨胀系数不一样，一系列的温度变化导致热应力产生，致使结构发生翘曲变形。

下图表示的是采用Abaqus中的热固耦合功能分析某复合材料结构在热固化后结构发生变形。

二、复合材料后屈曲行为模拟许多情况下复合材料层合板的屈曲以及后屈曲行为是要重点考虑的。

Abaqus/Standard中Buckling和Riks分析步能够很好的模拟屈曲行为。

三、 Abaqus中复合材料的失效准则和损伤模型Abaqus中的复合材料失效准则主要有：ü MSTRS 最大应力理论失效准则ü TSAIH Tsai-Hill理论失效准则ü TSAIW Tsai-Wu理论失效准则ü AZZIT Azzi-Tsai-Hill理论失效准则ü MSTRIN 最大应变理论失效准则四、 Abaqus中复合材料分层破坏的模拟复合材料的分层破坏是很严重的失效形式。

如何有效的模拟复合材料的分层破坏，是很重要的问题。

Abaqus中复合材料分层破坏的模拟有两种方式：VCCT（虚拟裂纹闭合技术）和Cohesive技术。

虚拟裂纹闭合技术（VCCT）VCCT基于线弹性断裂力学的概念，通过计算不同形式裂纹尖端的能力释放率，与复合材料层间开裂的临界能量释放率相比较。

(完整版)ABAQUS中Cohesive单元建模方法讲解

复合材料模型建模与分析1. Cohesive单元建模方法1.1 几何模型使用内聚力模型（cohesive zone）模拟裂纹的产生和扩展，需要在预计产生裂纹的区域加入cohesive层。

建立cohesive层的方法主要有：方法一、建立完整的结构（如图1（a）所示），然后在上面切割出一个薄层来模拟cohesive 单元，用这种方法建立的cohesive单元与其他单元公用节点，并以此传递力和位移。

方法二、分别建立cohesive层和其他结构部件的实体模型，通过“tie”绑定约束，使得cohesive单元两侧的单元位移和应力协调，如图1（b）所示。

（a）cohesive单元与其他单元公用节点（b）独立的网格通过“tie”绑定图1.建模方法上述两种方法都可以用来模拟复合材料的分层失效，第一种方法划分网格比较复杂；第二种方法赋材料属性简单，划分网格也方便，但是装配及“tie”很繁琐；因此在实际建模中我们应根据实际结构选取较简单的方法。

1.2 材料属性应用cohesive单元模拟复合材料失效，包括两种模型：一种是基于traction-separation 描述；另一种是基于连续体描述。

其中基于traction-separation描述的方法应用更加广泛。

而在基于traction-separation描述的方法中，最常用的本构模型为图2所示的双线性本构模型。

它给出了材料达到强度极限前的线弹性段和材料达到强度极限后的刚度线性降低软化阶段。

注意图中纵坐标为应力，而横坐标为位移，因此线弹性段的斜率代表的实际是cohesive单元的刚度。

曲线下的面积即为材料断裂时的能量释放率。

因此在定义cohesive的力学性能时，实际就是要确定上述本构模型的具体形状：包括刚度、极限强度、以及临界断裂能量释放率，或者最终失效时单元的位移。

常用的定义方法是给定上述参数中的前三项，也就确定了cohesive的本构模型。

Cohesive单元可理解为一种准二维单元，可以将它看作被一个厚度隔开的两个面，这两个面分别和其他实体单元连接。

abaqus复合材料建模材料参数

Abaqus复合材料建模材料参数一、引言本文档旨在介绍如何在A ba qu s中建立复合材料模型以及相应的材料参数设置。

复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料按一定的方式组合而成，具有轻质、高强度、高模量等特点，在航空航天、汽车工程等领域得到广泛应用。

二、复合材料建模方法1.宏观模型在A ba qu s中，建立复合材料模型的一种常用方法是使用宏观模型。

该方法将复合材料视为等效各向同性材料，通过指定等效材料的弹性常数和热膨胀系数来描述其宏观性能。

2.细观模型对于复材的更精细模拟，可以采用细观模型。

细观模型考虑了材料内部的细观数值，常用的方法包括单元层模型和单元纤维模型。

三、复合材料模型参数设置1.宏观模型参数设置宏观模型中的材料参数包括弹性常数和热膨胀系数。

弹性常数包括Y o un g'sM od ul us（杨氏模量）、Sh ea rM o du lu s（剪切模量）和P o is so n'sR at io（泊松比）。

热膨胀系数描述了材料在温度变化时的尺寸变化情况。

2.细观模型参数设置在细观模型中，除了上述宏观模型参数外，还需要设置与材料内部细观数值相关的参数。

例如，单元层模型需要设定层间剪切刚度和层内剪切刚度，单元纤维模型需要设置纤维体积分数、纤维方向和纤维间隔等。

四、复合材料模型示例下面通过一个简单的示例来说明复合材料模型的建立和参数设置过程。

1.示例问题描述考虑一个平面应力状态下的复合材料层合板，包含两层材料：上层为碳纤维复合材料，下层为环氧树脂基复合材料。

2.宏观模型参数设置示例对于这个示例，我们可以使用宏观模型来建立模型。

假设上层和下层材料的弹性常数已知，分别为：上层材料：-Y ou ng's Mo du lu s:200G Pa-S he ar Mo du lu s:80G P a-P oi ss on's Ra ti o:0.2下层材料：-Y ou ng's Mo du lu s:50GP a-S he ar Mo du lu s:20G P a-P oi ss on's Ra ti o:0.3同时，我们需要给定材料的热膨胀系数，用于考虑温度变化对材料性能的影响。

关于复合材料建模如何建立2D与3D模型

首先，用composite layup工具直接为复合材料层合板建模，是ABAQUS的一个快捷的工具，其中包括三种单元类型：壳单元、实体壳单元、实体单元。

如下图：首先对于传统的壳单元则模型是一个平面，只能是一层单元了，这个是毫无疑问的了。

而对于实体壳，其实是三维单元，只不过它采用了传统壳的本构模型；实体单元当然是三维的了。

若采用后面两种单元，如果在Edit Composite Layup中选择Region的时候直接对实体部件进行选择，如果在在厚度上只有一层单元，这样是没有问题的。

如果是两层以上，那么在每一层单元上都会赋予在Composite Layup中所有的铺层，也就是说这时候就重复了，所以在帮助文件里说如果在厚度上单元多于一个就会出现不希望出现的结果。

但是这并不是说在厚度方向（即复合材料的叠层方向）上只能划分一层单元，如果层合板太厚，就会影响结果的精度。

其实在厚度上可以划分多余一层的单元，方法如下：首先要计算好在厚度上要划分几层单元，建议不要太多，会带来很大的麻烦，对结果也没有太大的帮助，例如，厚度为10，每一复合材料单层的厚度为2（当然每一层不一定相等），共5层，我在厚度上划分两层单元，第一层上有两个复合材料单层，厚度共为4,；第二层单元有3个复合材料单层，厚度共为6。

这样首先我在部件实体上划分单元，由于这里的单元边长不一样，为了精确划分，使用下图中的边撒种子偏心（seed edge：Biased），当然如果均等就没有必要这样划分了，可以直接撒种子个数。

这样划分出如下图中的网格首先为两层单元分别建立composite layup，在Region里选择的时候一定不要再直接选择实体了，而是要选择一层的单元。

分别为其选择相应一层的单元，这样就ok了。

用不同分层方法算了一个简单例子（见附件），运算结果区别较大，大家认为哪一个比较精确？例子说明：复合材料棒（1（厚）X 2(宽) X20 (长) m），一端面固定，500N的朝上的集中力施加在另一端上面两个角上。