復(fù)合材料與我們的關(guān)系

復(fù)合材料由兩種或多種材料制成。一種是將所有東西粘合在一起的粘合材料。其他的是更強的材料，如編織纖維。與傳統(tǒng)的均質(zhì)材料如金屬相比，復(fù)合材料具有許多優(yōu)點:它們具有更高的強度重量比，這在飛機設(shè)計中對于節(jié)約燃料成本是理想的，它們具有更好的耐腐蝕性和耐久性。工程師也更容易定制和優(yōu)化它們。

復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、建筑、體育和風(fēng)能等行業(yè)。按重量計算，波音787和空客350等商用飛機的復(fù)合材料含量超過50%。復(fù)合材料在f1賽車和美洲杯等流行運動中也發(fā)揮著重要作用。

模擬仿真怎樣在復(fù)合材料發(fā)揮其獨特作用？

我們可以通過仿真技術(shù)以較少的物理測試?yán)斫鈴?fù)合材料的行為，這是因為我們可以創(chuàng)建具有詳細(xì)微觀結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料的有限元模型。通過這些模型進(jìn)行模擬，我們可以預(yù)測局部構(gòu)件失效、分層和其他難以在物理測試中測量的小規(guī)模行為。

在更廣泛的范圍內(nèi)，我們可以通過結(jié)合仿真技術(shù)和有效的多尺度建模來深入研究制造過程對最終產(chǎn)品質(zhì)量的影響。例如，對于注射成型的熱塑性塑料零件，我們可以在注射過程中模擬纖維的流動。通過將預(yù)測的纖維取向納入材料模型中，并借助結(jié)構(gòu)模擬檢測部件在負(fù)載下的最薄弱位置，我們可以更好地理解和控制制造過程中的關(guān)鍵因素，從而提高產(chǎn)品質(zhì)量。

模擬仿真還可以用于計算固化過程中的殘余應(yīng)變和應(yīng)力，并預(yù)測由此產(chǎn)生的翹曲。對于飛機機翼等大型結(jié)構(gòu)中使用的復(fù)合材料層壓板，我們也可以使用模擬來設(shè)計鋪層順序和方向?？梢酝ㄟ^模擬不同的載荷條件來評估該設(shè)計，并且最終的優(yōu)化設(shè)計可以直接用于制造。

復(fù)合材料廣泛用于制造可壓碎結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)在受到?jīng)_擊時能夠大量吸收能量。傳統(tǒng)的失效機理很難描述這種壓碎響應(yīng)的機理。Abaqus軟件拓展了 Abaqus/Explicit 求解器的計算能力，它能夠有效地模擬結(jié)構(gòu)前緣受沖擊部位的擠壓區(qū)域。

Abaqus 的計算結(jié)果包括——

l能量吸收量

l峰值加速度，平均加速度

l完全壓碎材料的量

l遭受其他破壞形式的區(qū)域

l損傷過程

隨著復(fù)合材料在世界材料市場上占據(jù)重要地位，各行各業(yè)對復(fù)合材料的需求也日益增多，為了更好地了解和合理運用復(fù)合材料，仿真工具的加入無疑提供了一種有效的手段。這些仿真工具可以幫助工程師和設(shè)計師在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)初期就對復(fù)合材料的性能進(jìn)行預(yù)測和評估。通過仿真工具，工程師和設(shè)計師可以快速地進(jìn)行材料的選擇、優(yōu)化和驗證，從而降低成本、縮短開發(fā)周期和提高產(chǎn)品的質(zhì)量。