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Pisces復合材料分析


 

 

 


復合材料的廣泛應用

       由于具有重量輕,比強度、比模量高,可設計性能好等優點,復合材料在航空航天領域獲得了越來越多的應用。波音787“夢想”飛機結構中采用超過總重量50%的復合材料,空客公司也策劃出產787客機的競爭機型,中型A350客機,會使用53%的復合材料。然而,復合材料本身也為航空航天結構設計帶來了新的挑戰,傳統上對金屬結構設計使用的設計流程、設計手段和工具均需要作出調整以便適應這一全新挑戰。在中國,現有的復合材料制造工藝和設計手段均在很大程度上限制了其廣泛應用。  

復合材料分析背景

對復合材料力學性能的研究主要從宏觀性能和細觀性能分析。

宏觀方法仿真的不足:

?采用均質材料進行有限元分析,可能導致錯誤的分析結果
?無法了解材料內部破壞機理,準確預測失效模式,常常造成過分保守設計

細觀方法仿真的不足:

?纖維/基體的界面機械和熱屬性知識完全缺乏,界面的剛度屬性很難體現
?建立三維細觀力學模型耗時耗力,無法實現整個結構細觀分析

 

  

 

復合材料測試設計仿真解決方案-Pisces 

       Pisces為復合材料的設計分析過程提供了一個全新的解決方案。該方案以微觀力學測試系統及多尺度仿真分析為出發點,通過對復合材料的高精度測試和分析來預測復合材料的剛度、強度等力學性能,采用參數化快速分析及多目標優化技術,實現復合材料結構的設計和優化。

      得益于高精度的材料測試手段,能夠對復合材料結構在微觀層次上進行仿真和驗證。

 

Pisces-多尺度仿真

      Pisces的多尺度仿真為工程師提供了最大的精度和靈活性來進行復合材料結構的多尺度有限元分析。通過多尺度仿真功能,工程師可以對復合材料微結構進行建模,定義它們之間的相互作用、體積分數、空間分布和取向等參數。

包括的功能:

?與有限元求解器的雙向耦合接口 
?自動微結構有限元模型生成
?友好的界面來輕松定義標準有限元模型
 

 


Pisces-多尺度仿真功能

 材料虛擬測試

?多種類型微觀結構數據庫(RVE

?多種試驗模擬(拉壓剪,周期循環 加載)

?應力-應變關系

復材失效預測

?先進的裂紋算法

?微裂紋擴展到宏觀裂紋計算

?多種失效模式(纖維斷裂,基體開裂,纖維基體脫粘、分層)

Pisces-多種復合材料類型支持

      機織復合材料是一種較單項復合材料更復雜的復合材料,其纖維束的空間曲線呈波浪形分布,具有更復雜的力學性能。

      當前機織復合材料缺乏現成的分析工具,而Pisces針對 這種情況,提供了全新的解決方案。Pisces的高精度材料測試儀器能夠對多種類型的復合材料性能進行測試,得到更加符合實際的數據。而Pisces中特有的多尺度分析技術,則在細觀尺度能夠對不同類型的機織復合材料進行深入分析。

 

 

 

Pisces-豐富的仿真分析支持

      Pisces支持復合材料的定義和求解,可方便的建立復合材料鋪層信息。支持傳統有限元分析中的多種仿真分析類型,同時與其他商業有限元軟件也有接口,可提交求解文件進行仿真。

主要功能有:

?結構線彈性分析
?熱傳導分析
?輻射熱分析
?斷裂力學分析
?安全設計計算分析
?復合材料層板分析
?顫振分析
?靜氣動彈性分析