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
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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
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VCCT-for-Abaqus Usage and Keywords
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复合材料的后处理功能
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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/CAE复合材料的定义以及后处理功能 • CATIA CPD的接口 • 高级复合材料模拟技术
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复合材料定义的界面—Composite Layup
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复合材料定义的界面—Composite Layup
模拟复合材料的真实性能
Abaqus北京代表处
2008年7月
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概述
• 复合材料被许多工业领域广泛的使用 航空
F1
卫星
火箭
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潜艇
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概述
• 复合材料的增强形式有很多种： • 颗粒增强 • 随机分布短纤维 • 单向纤维 • 平面编织 • 三维编织
• 材料定义
– *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC,
TYPE=ORTHOTROPIC,
TYPE=ANISOTROPIC
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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
w
= Out-of-plane width for 2D analysis
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Skin-Stringer FEA Model
Displacement imposed at corner nodes
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– *SHELL SECTION, COMPOSITE，STACKING DIRECTION={1|2|3|orientation}
• 材料定义 – *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC, TYPE=LAMINA
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实体壳单元
• 优势： 实体壳单元可以： • 厚壳和薄壳的应用 • 线形和非线性行为（大变形和弹-塑性材料响应） • 厚度的锥形变化/厚度的逐渐减少 • 利用三维单元划分网格的几何体得到的单元 • 考虑双面接触 • 可以更加精确的模拟复合材料层合结构厚度方向的响应 • 单元可以具有较高的纵横比（面内尺寸和厚度的比值）
• Abaqus was selected by Boeing to commercialize this capability
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Virtual Crack Closure Technique (VCCT)
• VCCT • Has been used manually in the aerospace industry for many years
FFraractcutruerememcheacnhicasniinctserifnatceerface eelelemmenetnstcsocntoronltrgorol wgtrhowofth of ddeelalmaminaintiaotnioinntoinnteownmewatemriaal terial
mixType
( ) = 1 for B-K (2D shown):
G IC
+
G IIC
−
G IC
G IIC
G I
+
G II
m
= 2 for Power law:
G I
G IC
m
+
G II
G IIC
n
+
G III
G IIIC
o
eta
= Coefficient for B-K law
m, n, o = Exponents for mode mixity formula
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Advanced Simulation Capabilities • Manufacturing and Draping Analysis • Ballistic impact on unidirectional composite • Barely Visible Impact Damage (BVID) • Woven fabric composite beam crush • Composite plate post-buckling behavior • Skin-stringer debonding using VCCT • Delamination using cohesive elements • Z-pinned composite failure
Contact surfaces defined for region of fracture
To Simulate the Test, Center Region of Nodes Are Initially Debonded
Crack tip
Initially debonded nodes
Initially bonded nodes
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Animation of Deformed Shape from Analysis
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Animation of Debond Propagation
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• 高级的复合材料建模技术包括： • Rebar单元 • 嵌入单元
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分层的壳单元
• 单元 – S4, S3R
• 属性定义 – *SHELL SECTION, COMPOSITE
• 材料定义 – *ELASTIC, TYPE=ISOTROPIC, TYPE=LAMINA
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Surface Interaction Properties Define Fracture Mechanics
• Properties (given on data line)
G_IC G_IIC G_IIIC
= Fracture toughness, modes I, II, and III
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高级的复合材料建模技术—Rebar单元
• 利用Rebar模拟复合材料 • 钢筋混凝土、橡胶轮胎等 • 假设母体和增强结构是完全绑定的
• *REBAR LAYER • 用于模拟壳、薄膜和表面单元中单轴增强结构
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Abaqus approach is surface based • Extension of ∗DEBOND • Automatic (inherent) modeling of post failure contact
Delamination plane paved with surface based contact pair
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概述
• 复合材料具有很多的优点： • 制造工艺简单 • 比强度高，比刚度大 • 具有灵活的可设计性 • 耐腐蚀，对疲劳不敏感 • 热稳定性、高温性能好
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Abaqus中复合材料的建模技术
• 根据分析目的的不同，复合材料的建模方式有： • 分层的壳单元 • 分层的实体单元 • 实体壳单元
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Rebar单元