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复合材料几个软件 abaqus samcef

 chenguang熹微 2017-03-13
结合论坛上资料,和自己一点对软件了解情况,自己简单总结了ABAQUS和samcef在composites方面的特点,如有错误,请大家指正!
(1)        商业软件应用状况:
英国的Laminate tools、欧洲宇航局的ESAComp都是复合材料结构设计、分析和制造于一体,工业界采用较多。
ESI公司的PAM系列:sysply用作铺层分析,pam-form做热成型,pam-rtm树脂传递模塑。工业界应用较多,但ESI市场份额都不大(pam-crash除外)。
ANSYS, ABAQUS, Nastra以及Samcef是通用有限元分析软件,具有广泛性、通用性。ABAQUS在非线性方面较强,Ansys长于多场耦合。ABAQUS及Samcef在复合材料方面,特别是铺层方面,操作都比较友好,性能也不错。ABAQUS及 Samcef在学术,工业方面应用都相对较多。两者之间存在较大竞争。
(2)        ABAQUS  VS  Samcef:
模块及功能:
Abaqus/CAE:有专门的复合材料设计模块plyup及Composite Modeler for Abaqus/CAE(CMA)。Plyup可以对复合材料进行铺层设计;CMA扩展了仿真能力,可以与其他环节直接融合,生成制造数据以确保最终的零件与分析模型相符。
Samcef composites : 作为samcef的复合材料建模仿真模块,具有强大的前后处理功能,可以进行从初步的线性分析到深入的非线性分析,从简单的零件级分析到复杂的系统级分析,从静力学分析到动力学分析,以及模态分析和优化设计。
复合材料单元:
Abaqus:分层单元,分层实体单元,实体壳单元;
Samcef:缠绕、层叠以及夹心结构,每种结构有相应单元模拟。如层叠结构:膜单元、2D平面单元、薄壳单元(Kirchhoff)、厚壳单元(CLT)、3D实体单元、薄壁梁单元。
        失效准则:
Aabqus:MSTRS最大应力理论失效准则,TSAIH Tsai-Hill理论失效准则,TSAIWTsai-Wu理论失效准则,AZZITAzzi-Tsai-Hill理论失效准则,MSTRIN最大应变理论失效准则。
Samcef:为复合材料的强度校核提供多种准则,除了包括Abaqus上述准则外还包括了Hashin,Rice and Tracey准则,同时用户也可以自定义失效准则。
        复合材料分层破坏的模拟:
Abaqus中采用了VCCT及Cohesive技术,在samcef中也包含有Cohesive elements的定 义,可以用于复合材料的层间撕裂和损伤分析,但没有应用VCCT技术。
另外,Abaqus中包含Z-pin增强复合材料的模拟: Z-pin增强复合材料可以很好地控制复合材料的层间开裂。对于此类复合材料的模拟,可以同时使用VCCT和cohesive单元技术。复合材料的层间开裂使用VCCT技术,而Z-pin的影响使用cohesive单元模拟。
(3)        裂纹扩展方面:
在ABAQUS,Samcef中都可以应用常规有限元法及XFEM对裂纹扩展进行分析:
常规的有限元法:不连续问题需要对网格重新划分,大变形计算采用无网格方法,计算量比较大。扩展有限元法 ( XFEM)它继承了常规有限元法的所有优点。
XFEM( 扩展有限元) 与常规有限元相比主要的优点是避免了常规有限元由于孔洞、夹杂、裂纹等不连续的存在导致的网格划分不便,并能根据材料属性和破坏准则自行判断裂纹扩展的方向,在模拟孔洞、夹杂、裂缝裂纹扩展、剪切带模拟等问题中得到了广泛的应用。1

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