滑板复合材料力学仿真

ACP前处理
3、材料属性
同理，拖曳【Ply Type】，【Orthotropic Stress Limits】，【Orthotropic Strain Limits】，到新建的材料中，【Ply Type】为【Regular】，其他各项参 数如图所示。
ACP前处理
3、材料属性
拖曳【Puck Constants】到【Epoxy Carbon】中，选择【Material Classification】为【Carbon】，其余选项为默认设置。
静力分析模块
3、求解
在左侧树形窗口中选择【Model】->【Static Structural】->【Solve】
静力分析模块
4、查看位移结果
•在左侧树形窗口中选择【Model 】->【Static Structural】->【 Solution】->【Total Deformation】，右键选择【 Evaluate All Result】得到的变形 结果如图所示。
ACP铺层
1、材料设置
ACP铺层
1、材料设置 在Stackup中选择 Analysis可以看到定义的 纤维叠层的力学参数。
ACP铺层
2、铺层
（1）创建Rosette 在Rosette设置中，设置 的X轴方向为纤维0度方向 ，在左侧树形流程图中选 择【ACP Model】->【 Rosettes】，右键选择【 Create Rosette】，细节 和坐标如图所示。
ACP前处理
3、材料属性
【Epoxy Carbon】材料定义完毕，再新建一个材料名称为【Core】，拖曳【 Orthotropic Elasticity】，【Orthotropic Stress Limits】，【Ply Type】到【 Core】中，各项参数如图所示。【Ply Type】选择【Orthotropic Homogenous Core】
ACP前处理
2、几何模型
右击【Geometry】->【Import Geometry】->【Browse】，导入 KITE_BOARD.x_t文件，右击 【Geometry】进入DM中生成模型。 先选择Units为mm，右击Import1 选择Generate，生成了6个Part， 按住Ctrl依次选中六个Surface Body，右键图形区，选择Form New Part，生成一个Part。如图所 示。然后保存工程并关闭Design Modeler。
ACP铺层
2、铺层 （2）进行滑板的铺层
ACP铺层
2、铺层 （2）进行滑板的铺层 此时会在左侧树状流程图中出现三个纤维层。
ACP铺层
2、铺层
（2）进行滑板的铺层 再新建一个【ModelingPly.2】，其 中Oriented Selection Sets选择【 Oriented Selection Sets.1】，Ply Material选择【 Fabric.Core.15.2mm】，Ply Angle 选择0度，其余选择默认设置，单击 Apply如图。
ACP铺层
2、铺层 （1）创建Rosette
ACP铺层
2、铺层 （2）创建Oriented Selection Set 在左侧树形流程图中选择【ACP Model】->【Oriented Selection Sets】，右键选择【Create Oriented Selection Set】，进入Oriented Selection Set Properties细节窗口， 在Element Sets中选择 【All_Elements】，Direction中为 （0，0，1），Rosettes中选择 Rosette.1，具体设置如图所示。
ACP前处理
4、划分网格
•在开始铺层前，导入由CAD生成的核心层坐标。在左侧Toolbox中选中【 Geometry】，拖曳到ACP（Pre）的左侧，右键【Geometry】选择【Import Geometry】，选择kite_board_core.stp，右键【Geometry】选择进入 DesignModeler，点击左侧树状流程图中的【Import1】，单击【Generate】生 成坐标。如图所示。
ACP铺层
1、材料设置
•同理，再新建一个纤 维，Name为 Fabric.Core.15.2mm ，材料选择Core，厚 度为15.2。
ACP铺层
1、材料设置
•采用同样的方法进行更新。 •纤维叠层是一个预先可以自由设置的纤维集合，使用纤维叠层可以减少我们在铺层 阶段使用的层数，并且可以方便修改纤维的方向。我们先创建一个纤维叠层。 •在左侧流程树中选择【Material Data】->【Stackups】，右键选择【Create Stackup】，在Stackup参数中进行设置。命名为【Stackup.-45.0.45】， Symmetry选择【No Symmetry】，Layup Sequence选择【Top-Down】，纤维 选择Fabric.Epoxy Carbon UD.02mm，方向为-45 ，0 ，45 如图所示。
ACP铺层
1、材料设置
•在左侧树形流程图中 选择【ACP Model】>【Materials Data】 ->【Materials】，依 次选择下面的两个材 料【Epoxy Carbon】 和【Core】，右键单 击选择【Update】进 行更新。
ACP铺层
1、材料设置
•在左侧树形流程图中 选择【ACP Model】>【Materials Data】 ->【Fabrics】，右键 选择【Create Fabric 】，在Fabric Properties中进行设置 ，Name为 Fabric.Epoxy Carbon UD.02mm，材料选择 为Epoxy Carbon，厚 度为0.2，如图所示。
ACP后处理
1.建立ACP后处理 模块 鼠标右击ACP（ Post）中的Results ，选择Update， 进行更新，再双击 进入ACP（Post） 模块。ACP（Post ）模块如图所示。
ACP后处理
2.查看求解结果 选择左侧树形窗口中的 【Solutions】->【 Solution 1】右键进行 Update更新。在【 Solution 1】可以看到求 解细节如图所示。
ACP铺层
2、铺层 （2）进行滑板的铺层 再次创建【ModelingPly.3】细节设 置同【ModelingPly.1】如图所示。
ACP铺层
2、铺层 （2）进行滑板的铺层
创建SectionCut可以看到得到的铺层如图所示。
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静力分析模块
1、创建静力分析
在左侧Toolbox中选择Static Structural，连接ACP（Pre）中的Setup到新建的 Static Structural中，选择【select Transfer Shell Composite Data】，这样ACP （Pre）中的数据分享到静力分析模块中，如图所示。选择【Model】进行 Update，双击【Model】进入静力分析模块。
ACP前处理
3、材料属性
在Workbench主界面中，双击【Engineering Data】进入材料定义界面，在 【Contents of Engineering Data】下添加新的材料名称为【Epoxy Carbon】 ，如图所示。
ACP前处理
3、材料属性
在左侧树状流程图中选择【Toolbox】->【Linear Elastic】->【Orthotropic Elasticiity】，将其拖曳到新建的【Epoxy Carbon】中，输入参数如下图。
ACP后处理
3.查看变形 在左侧树形窗口中选择【Solution】->【Solution1】，鼠标右键选择 Create Deformation，选择默认设置，可以得到变形图如图所示。
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ACP后处理
在ACP后处理模块中，将得到准确的复合材料结果，并应用不同的失效准 则评并根据失效准则和铺层上的应力评估设计。
ACP后处理
1.建立ACP后处理模块 •在Toolbox中选择ACP（Post），先将其拖曳到ACP（Pre）中的【 Model】中放开，此时，ACP（Pre）中的数据已经分享到ACP（Post） 中，在将Static Structural中的Solution拖曳到ACP（Post用复合材料铺层，计算在受到扭转的时候纤维损坏状态。
问题分析
采用workbench中的ACP（Pre）模块进行复合材料铺层，在静力模块中进行 计算，在ACP（Post）模块中进行纤维的应力观察，同时，根据失效准则进行验算。
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ACP前处理
1、建立分析系统
建立ACP前处理分析系统，项目命名为【ACP（Pre）】，如下图所示。
静力分析模块
2、施加约束和荷载
在左侧树形窗口中选择【 Model】->【Static Structural】->【Insert】-> 【Fixed Support】，在细节 窗口中选择滑板的一条边，如 图所示。
静力分析模块
2、施加约束和荷载
•在左侧树形窗口中选择【Model】->【Static Structural】->【Insert】->【 Remote Displacement】，在细节窗口中选择滑板的另一条边一条边，输入X和Y 方向的扭转分别为8.7266e-002rad，3.4907e-002rad，如图所示。
ACP前处理
4、划分网格
双击【Model】进入Mechanical，在左侧 树状流程图中选择【Model（A4）】-> 【Geometry】->【Part】，按住Ctrl依次 选择【Part】下的7个面，指定模型的厚度 为1mm，材料为Epoxy Carbon。
ACP前处理
4、划分网格
•在左侧树状流程图中选择【Model（A4） 】->【Geometry】->【Mesh】，右击【 Insert】->【Sizing】，用选择体的方式， 选择所有的Bodies，单元尺寸设置为 10mm。右击【Mesh】->【Generate Mesh】，生成网格，生成的网格如图所示 。
关 键 词：滑板 ACP前后处理模块 复合材料铺层 静力分析
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摘要
复合材料是一大类新型材料，其强度高，刚度大，质量轻，并具有 抗疲劳、减震、耐高温、可设计等一系列优点，近40年来，在航空航天、 能源、交通、建筑、机械、信息、生物、医学、和体育等工程和部门日 益得到广泛的应用。在复合材料强度分析方面，有很多可以进行复合材 料进行分析的有限元软件，这为复合材料的发展提供了良好的基础，本 算例主要对滑板进行复合材料铺层和力学分析。
ACP前处理
4、划分网格
•在左侧树状流程图中选择【Model（A4）】->【Geometry】->【Mesh】，右 击【Insert】->【Sizing】，用选择体的方式，选择所有的Bodies，单元尺寸设置 为10mm。右击【Mesh】->【Generate Mesh】，生成网格，生成的网格如图所 示。
ACP铺层
2、铺层 （2）进行滑板的铺层 在左侧树形流程图中选择【ACP Model】->【Modeling Groups】，右键 选择【Create Modeling Group】，将其命名为【ModelingPly.1】，此时， 在【Modeling Groups】下出现【ModelingPly.1】，右键单击选择 【Create Ply】，创建铺层，在Modeling PlyProperties细节窗口中进行设 置，其中Oriented Selection Sets选择【Oriented Selection Sets.1】， Ply Material选择【Stackup.-45.0.45】，Ply Angle选择0度，其余选择默 认设置，单击Apply如图。
ACP前处理
4、划分网格
返回workbench主界面，拖曳Geometry中的【Geometry】到ACP（Pre）中的 Setup中，如图所示。操作完成后点击左上角的保存进行存盘（注意：此步不进行 有可能打不开ACP模块）
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ACP铺层
1、材料设置
双击Workbench主界 面中的A5【Setup】 ，进入ACP模块进行铺 层，界面如图所示。 单位选择为MPA。