复合材料平纹编织织物细观建模工具1.1版

提供一种复合材料平纹织物细观建模工具(可创建具有周期性特征几何)，该工具需要在CATIA V5环境下使用。

前言

复合材料性能和损伤破坏规律主要取决于：①组分材料性能②微细观结构特征；复合材料细观力学目的是建立复合材料宏观性能同其组分性能与细观结构之间的数学关系，揭示复合材料结构在一定工况下的规律及本质，并可通过细观模型对复合材料的宏观性能进行预测，为复合材料优化设计提供理论支持

对于长纤维增强复合材料来说，主要分为两种：织物和单向带，织物也分为平纹布、缎纹布、斜纹布等，平纹布即纬纱上下交替穿过每一根经纱，稳定性好。

要研究复合材料细观力学，有限元法目前较为通用，使用有限元法进行研究的前提是要有三维模型。

方案一

先通过知识工程建立每条纤维的中心曲线，在与中心曲线垂直的面内建立纤维截面特征（截面的曲线仍需通过知识工程建立），使用零件设计中的肋命令扫掠成实体，如图所示

该方案优点是思路简单，使用命令少

缺点：

①需使用大量知识工程函数定义

②重复操作多

③肋命令扫掠成的实体有误差

④相互垂直的纤维可能会相交

方案二

通过知识工程和平移对称建立端部截面的曲线，如图所示

使用多截面曲面命令构建出四个曲面

使用修剪命令得出纤维外曲面

使用封闭曲面命令创建实体

该方案优点是生成纤维在界面处不会相交且距离为0，更符合实际情况，生成效果较好，过程较为流畅，易于在编程中表达

缺点是命令较多，涉及操作曲面的高级命令

软件说明

本工具采用方案二进行程序设计。

软件界面

使用方法演示

将上述生成的几何模型导入Abaqus中，划分网格，赋予属性，创建边界条件即可进行计算。该案例仅为演示细观建模效果，并未考虑周期性边界条件

有限元网格

如图可见，对于纤维使用结构性网格，易于划分，相对于非结构性网格可减少网格总数，加快计算速度，提高精确性；对于基体，使用非结构性网格方便划分

纤维计算结果

基体、纤维计算结果

建议及注意事项

1. 单位为mm（CATIA默认单位）

2. 导入有限元软件时，X向与Y向纤维分别导出，单独导入有限元软件，将X向纤维合并为同一个Part，Y向纤维同理

3．曾尝试将基体划分为结构性网格，几何分割很难处理，Abaqus不易划分，大家可进行尝试，建议划分为非结构性网格

工具使用环境

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