【原】单向纤维增强复合材料结构细观建模软件V2.0（周期性几何边界）

之前发布了单向纤维增强复合材料结构细观建模软件1.0版本，有读者提议说能不能创建可加载周期性边界的模型，于是对程序进行了修改，增加了周期性几何功能。

编辑备注：这里所说的周期性边界指的是几何上具有周期性，并不是有限元模型中常说的周期性边界条件，在做有限元分析时，有限元模型中的周期性边界条件还得借助其他脚本或者开源插件生成，例如EasyPBC。

强推！周期性边界条件实用工具EasyPBC（附下载链接）

对于创建有周期性几何模型，相对于单向纤维增强复合材料结构细观建模软件v1.0版本，修改了算法，先随机生成周围边界上的一个纤维，对该纤维的x，y坐标进行处理，生成三个纤维坐标①(x+width,y) ②(x+width,y+height)③(x,y+height)，分布距离和矩形四个顶点相同，再进行随机生成几个边界上的纤维；边界上的纤维生成后，与单向纤维增强复合材料结构细观建模软件中算法三相同，以边界上的纤维为基础，向内生成其他纤维，原理如图所示。

单向纤维增强复合材料结构细观建模软件V2.0加入周期性几何边界按钮，可生成具有周期性几何模型，打开周期性开关后随机起始位置对生成结果无影响，对于其他功能介绍可查看之前发布的文章 单向纤维增强复合材料结构细观模型建模软件

工具使用环境：

a)  Catia V5版本

b)  工具为exe格式，Windows电脑可直接运行

工具说明：

改进后的软件界面如下，

使用方法演示

注意要打开CATIA，并进入Part设计模块。

生成效果如下：

将上述生成的几何模型导入到Abaqus中，划分网格、赋属性、施加边界载荷即可进行计算。该案例仅为演示细观建模插件效果，模型中并未考虑周期性边界条件。

有限元网格

计算结果

注意事项：

1．此处长度单位为mm（Catia默认单位）

2．输入数据时注意若有小数点，注意是否输入完整

3．纤维体积含量使用浮点数，例0.6，不能使用类似60%的百分比数据

4．关于随机起始位置：随机起始位置即为第一个纤维的坐标位置，有5个选项，会影响纤维分布的随机性及纤维体积含量的随机性

5．对于最大、最小距离因子的解释：

1. 任意两纤维中心距不得小于最小距离因子乘纤维直径

2. 一个纤维与相近的两个纤维中心距不得大于最大距离因子乘纤维直径

3. 最大距离因子减最小距离因子越大，纤维分布随机性越好，最大距离因子减最小距离因子越小，纤维体积含量分布更稳定

4. 要提高纤维体积含量，则可适当减小距离因子，若要减小纤维体积含量，可适当增加距离因子（一般最小距离因子不低于1.05）

5. 距离因子在允许纤维体积含量的条件下，不宜过小，若距离因子太小，会导致相邻纤维距离减小，可能会影响网格划分质量

6．关于工具的算法：该工具采用方案三生成纤维坐标数据，按照输入的数据进行尝试，最多尝试5次，若尝试生成的纤维体积含量与目标纤维体积含量相差1%以内，则直接创建模型；若5次都未达到相差1%以内，则可有几种选项：

1. 显示出5次尝试的纤维体积含量，根据5次尝试的结果修改距离因子，重新尝试

2. 在纤维数量不变的情况下，调整纤维直径至纤维体积含量达到预定要求（注意：若纤维直径增加可能会导致Catia草图自相交）

3. 若5次尝试最接近目标纤维体积含量的纤维体积含量仍大于目标纤维体积含量，则可纤维直径不变，从已确定的纤维坐标中随机删除几个纤维坐标至纤维体积含量达到预定要求（注意：实际生成的纤维体积含量仍大于目标纤维体积含量才可使用）

7．关于网格划分：

1. 模型可分为两部分导入有限元或前处理软件：基体和纤维，所有纤维作为一个整体，方便网格划分和分配材料

2. 建议划分网格时提取出含有纤维的表面先划分面网格，调整二维网格质量后，然后通过偏移或扫掠生成体网格

8．工具使用环境：

1. Catia V5版本（电脑上要提前安装）

2. 工具为exe格式，Windows电脑可直接运行