ABAQUS GUI二次开发在三维编织复合材料增强相RVE创建中的应用

采用代表性体积单元法(RVE)构建三维编织复合材料增强相微结构模型,是实现多尺度分析的有效途径。考虑到纤维增强相的几何特征要求随单束纤维横截面的形状及其中单根纤维的总数而改变,应用PYTHON进行ABAQUS GUI二次开发,建立自定制图形用户界面,实现人机交互,完成自动创建纤维增强相RVE的过程。结果表明:1)通过ABAQUS GUI二次开发的图形用户界面,不但可以实现自动创建增强相RVE,并且大大简化了该建模过程;2)借助自定制的图形用户界面,输入关键参数,可实现数据的海量化处理。     

石英纤维复合材料的磨削加工性能研究

为了探究石英纤维复合材料在磨削过程中的损伤演变规律及磨削性能,本文将2.5维石英纤维机织复合材料作为研究对象,对材料各个组分分别建模构成细观几何模型.通过使用SolidWorks中二次开发中Rnd函数生成多个随机平面将磨粒切割成多面体,利用ABAQUS有限元分析软件首先对复合材料细观模型进行三维单磨粒磨削仿真,再分别从不同纤维方向进行基于三相微观结构的二维磨削仿真,分析了不同的纤维方向对加工表面质量的影响.通过进行磨削实验观察材料表面形貌,利用声发射技术对材料损伤实时监测并与仿真对比,结果表明复合材料断裂起始主要是由基体最大主应力和界面强度主导的,产生的裂纹沿着界面扩展,纤维束于不同磨削方向加工时由于受到磨粒剪切、弯曲、挤压及耕犁等不同的综合作用,断头呈不同的状态,纤维受剪切作用的加工表面质量比纤维受拉压发生断裂后的表面质量较好.     

短碳纤维增强橡胶基密封复合材料的热残余应力数值分析

以碳纤维/丁腈橡胶基密封复合材料为对象,采用ABAQUS有限元分析软件,建立含有界面相的三维有限元模型,研究了橡胶基复合材料热残余应力的分布规律.探讨了制备温度、界面相厚度、界面相模量描述方法、纤维体积分数、纤维直径对热残余应力的影响.结果表明:制备温度的变化对纤维和界面相的热残余应力影响较大;界面相厚度对纤维的残余应力的影响比其对自身的影响大;梯度界面有利于降低复合材料的热残余应力;适当提高纤维体积分数和增加纤维直径都有助于改善复合材料热残余应力的分布.     

三维地质界面建模关键算法研究

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法,地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。本文就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法,地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

三维地质界面曲面建模关键算法

采用露头,钻孔以及地震等数据进行三维复杂地质界面建模,关键问题包括三维地质界面模型确定方法、地质界面接触关系处理方法。根据区块地质数据建立地质界面三角网格模型,处理地质界面之间复杂位置关系,为三维地质体建模提供约束面,清晰地描述并恢复地下构造。就三维复杂地质界面建模中的关键问题,提出基于几何拓扑关系的地质界面三角网格模型生成算法、地质界面空间位置判断算法。在算法中引入几何拓扑关系,降低算法实现的复杂性,增加算法实现效率。     

碳纤维增强树脂基复合材料力学性能预测

利用有限元软件ABAQUS作为建模计算平台,应用Python语言编程,实现了纤维增强复合材料有限元模型中纤维体积分数含量的控制和各向异性材料局部坐标与整体坐标下输出变量的转换,对碳纤维增强树脂基复合材料的基本力学性能进行了预测,提出了预测纤维增强复合材料基本力学性能的新方法.可对不同性能的纤维、基体材料、不同纤维体积分数含量、不同纤维铺设铺层角度、不同加载方向的纤维增强复合材料的力学性能进行预测.     

ABAQUS前处理程序二次开发在多晶体材料微结构建模中的应用

虚拟失效分析是联系材料的性能设计与材料微结构失效行为预测的有效方法。文章使用ABAQUS脚本语言开发了一系列程序,用于建立多晶体材料微结构的几何模型和有限元计算网格,解决了包含大量晶粒、几何模型很复杂的多晶体材料微结构建模时的繁琐重复的问题。为材料微结构虚拟失效分析奠定了坚实的基础。     

基于ABAQUS的三维四向编织复合材料参数化有限元建模

三维编织复合材料广泛应用于航空航天、生物医学工程以及汽车工业等领域.在已有RVE模型的基础上提出了完整的单胞模型,并以ABAQUS软件为平台,使用Python语言编程建立三维编织复合材料增强相RVE模型.在ABAQUS环境下再现了编织体的几何信息,为后续的分析计算工作奠定了基础.     

反向工程几何建模自动化系统

反向工程是利用实物模型测得的数据,构造ＣＡＤ模型,继而进行分析制造,几何建模是反向工程的关键技术,目前反向工程几何建模存在以下不足之处：（１）通用性差;（２）交互操作多;（３）大自然曲面拟合能力差;（４）系统集成度低。针对以上缺点,提出了反向工程几何建模自动化系统,利用柯西（Ｋｏｈｏｎｅｎ）自组织特征映射人工神经网络进行区域分割;利用具有特殊基函数的人工神经网络实现曲面几何参数的提取,网络仅值代表     

考虑界面层效应的纤维增强陶瓷材料的力学模型

在弹性圆筒理论和剪滞模型基础上提出了考虑界面相与界面层效应的力学简化模型。据此对纤维增强陶瓷复合材料完成了Ｉ型加载条件下的应力分析，它有以下特点：①引进界面层，各项分析所得结果均含有界面层材料性能及几何参量等信息，因而能更好地用于材料设计与界面调控工艺；②不仅给出界面剪应力，还可给出界面正应力（或剥离力），因而更适用于分析界面分离，界面脱粘，基体开裂临界应力和纤维桥联增韧效应     

短纤维端部形状对其增强复合材料应力分布的影响

采用ABAQUS软件分析了不同纤维端部形状下碳纤维增强树脂基复合材料的纤维端部应力分布。考虑的纤维端部形状包括平面、半椭球面、楔形面。结果表明:当长径比≥0.75时,半椭球面纤维端部复合材料力学性能优于平面和楔形纤维端部复合材料。进一步研究了界面相厚度、界面相弹性模量对纤维端部轴向应力和剪应力的影响。结果表明:轴向应力σB随界面相弹性模量的增加逐渐减小,界面相弹性模量较小时(E≤4 GPa左右),剪应力τD随着界面相弹性模量的增加而迅速增加,此后τD基本保持不变;当E≥3 GPa左右时,轴向应力σB随界面相厚度的增加逐渐减小。在所研究的界面相厚度(0.1、0.2、0.3μm)范围内,τD基本不随界面相厚度的变化而改变。所以界面相弹性模量应尽可能小于并接近于树脂基体的弹性模量(4 GPa),并适当增加界面相厚度有利于抑制界面脱粘破坏。     

基于SolidWorks环境的可转位车刀快速参数化建模技术研究

在可转位车刀的三维参数化建模过程中,车刀刀槽的三维设计通常是在SolidWorks环境下通过反复、烦琐的拉伸切除命令实现,其效率低、容错能力差。通过对可转位车刀刀槽几何角度、刀片几何角度与车刀角度之间转换关系的推导和分析,并根据刀具头部形式的结构特点进行分类,在此基础上,在SolidWorks环境下运用Visual Basic二次开发工具开发了可转位车刀的参数化建模软件包,通过刀尖点定位,利用布尔实体运算快速实现刀槽的三维建模;通过交互界面的参数输入可实现可转位车刀的快速装配与仿真。     

增强ANSYS前处理能力的轻钢结构CAD参数建模程序

应用Visual Basic语言开发Mechanical Desktop设计软件,形成了具有参数输入图形化界面的钢结构计算机辅助设计程序.程序生成的几何模型直接输入ANSYS,增强了ANSYS前处理能力,为结构设计与仿真分析提供一个快捷方便的图形参数化建模工具.     

维尼纶纤维增强石膏基复合材料力学性能研究

研究了石膏基复合材料的结构、耐水机理和物理力学性能.结合弯曲载荷变形曲线,分析了维尼纶纤维增强石膏基复合材料的断裂机理;利用扫描电子显微镜,分析了复合材料界面性能.结果表明:石膏基复合材料实现了单一的结晶到晶胶共生的结构转变,材料的强度和耐水性得到改善;维尼纶纤维能提高复合材料的抗折强度、断裂能、断裂韧性和冲击韧度;维尼纶纤维增强石膏基复合材料断裂过程可分为3个阶段:基体断裂、纤维脱粘和纤维拔出;纤维和基体间界面结合强度较弱.     

基于UG二次开发的参数化建模方法在优化设计中的应用

 在涉及几何模型优化的工程设计问题中,目前常用的两种参数化建模方法在流程自动化或处理复杂外形的模型时存在不足。本文根据含有几何建模环节的优化任务的特点和要求,提出了一种基于UG二次开发的参数化建模方法。采用UG/Open API的外部模式结合MFC开发了模型更新程序。程序利用外界的输入参数更改模板文件中的表达式,进而更新模板产生新的几何模型,并对外输出必要的几何特征参数。该程序可以脱离UG环境独立运行,能够方便地被第三方优化平台所集成。在优化任务中,该程序作为一个黑盒参与分析过程,以设计参数作为输入,几何模型和几何特征参数作为输出。实例检验结果表明,该方法和模型更新程序用于工程优化设计具有可行性和有效性,通过进一步开发,它还可以作为一个参数化建模模块用于CAE系统或多学科设计优化体系。     

复合材料加筋板多失效模式可靠性分析

复合材料加筋板在轴向压缩的曲屈过程中,存在多种失效模式,对整体的可靠度有不同影响.本研究利用ABAQUS软件,建立由shell-solid单元组合的复合材料加筋板渐进失效模型,并基于Quads和Hanish失效判据,用Cohesive单元来模拟胶层,通过对模型轴向加位移的弯曲情况,确定刚心位置后,进行轴向加载仿真实验.通过有限元模拟方法,用均次一值二矩法计算可靠度,分析曲屈失效过程,影响可靠度的主要因素为静力.通过灵敏度分析,归一化计算,得到材料不同弹性模量对复合材料加筋板模型的基体失效、纤维失效、界面层失效和静力失效的贡献率.由失效判断指标可知,纤维失效是造成复合材料加筋板结构整体失效的主要因素,由灵敏度分析结果可知是影响基体失效、纤维失效、界面层失效的主要因素.     

基于数据库的北京四合院参数化建模

基于数据库对北京四合院建筑进行参数化建模,在VC#.NET中开发界面,实现参数化界面和数据库相连接,对数据库数据进行读取和归档,可生成脚本文件,在AutoCAD渲染建模,并可对数据库进行有效管理.详细介绍了对四合院建筑各部分的参数化设计和数据库模块中表的设计.     

纤维端头裂纹对复合材料有效性能的影响

利用自洽有限元法研究了在纤维端点界面脱粘的短纤维复合材料的有弹弹性性能问题，计算了含有纤维端头裂纹的单向短纤维复合材料的有效纵向拉伸模量和纵向剪切模量，并分析了体分比，刚度比，长径比等物理，几何因素的影响，通过与现有结果的比较，证实了本文结果的合理性，研究表明，纤维端头裂纹对效纵向拉伸模量和剪切模量均有明显的影响。     

基于Sobol法的复合材料加筋板结构参数灵敏度

复合材料广泛应用于航空航天领域,其可靠性、稳定性及承载能力等对于航空设备尤为重要.以复合材料加筋板作为研究对象,对其材料属性和几何参数进行灵敏度分析.首先,基于ABAQUS软件建立复合材料加筋板的有限元模型,对轴向压缩载荷下的屈曲载荷进行了研究;其次,针对加筋板结构的复杂性,基于Kriging方法的代理模型建立复合材料加筋板屈曲载荷与材料属性和几何参数之间的函数关系;最后,采用Sobol全局灵敏度分析法求解复合材料加筋板材料属性和几何参数的灵敏度.研究结果为复合材料加筋板可靠性设计提供指导.     

单纤维段试验中载荷传递机理的微观力学分析

提出了一种新的、单纤维段埋入法(SFFM)试验中载荷传递机理的微观力学模型。当纤维/树脂界面所受到的剪切应力超过了界面的粘结剪切强度后,界面将发生脱粘,并且脱粘裂纹将沿着界面扩展。以Weibull模型来模拟纤维轴向拉伸强度的统计分布。讨论了纤维轴向拉伸强度以及界面粘结剪切强度对复合材料各组分内部应力分布的影响。认为在给定复合材料各相的弹性常数和几何参数后,根据不同的纤维轴向拉伸强度以及界面性能(包括界面粘结剪切强度、界面的摩擦系数和基体的径向压力),可以将单纤维段试验中纤维/树脂界面的状态清楚地分为三类:1)完全粘结界面;2)部分粘结界面;3)完全摩擦界面。给出了单纤维段试验过程中界面处于上述三种状态下时,所必须满足的一些条件。最后,还给出了极限纤维段长度的一个合理的定义,并说明该长度是由粘结纤维长度和脱粘纤维段长度所构成。