复合材料设计与分析工具简介

寂静回声

复合材料以其高强轻质、性能各向异性和结构可设计性等特点，广泛应用于航空航天、汽车、船舶等领域。但复合材料铺层结构设计较为复杂，性能分散性大，这些问题和缺陷使复合材料的进一步推广应用遇到了阻碍。为解决上述问题，多种复合材料设计、分析软件被开发、运用于复合材料的设计和制造中，大大的方便了复合材料的分析、设计过程，本文介绍Larrunate Tools、ESAComp、SYSPLY、FiberSIM四种软件的主要优越性及其在复合材料分析、设计过程中所发挥的作用。
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Laminate Tools是由英国Anaglyph软件公司推出的独具特色的一教软件，它集复合材料结构设计、分析和制造于一身，Laminate Tools由显示、设计、分析、检查以及制造工艺5个功能模块组成，分别涵盖了三维模型可视化显示、材料铺层等信息建立与编辑、层合板性能生成、商业化有限元软件结果可视化检查以及制造工艺信息及下料图形的输出。Laminate Tools可以读取包括：行业标准*.Layup文件，NASTRAN的*.nas、*.bdf及*.fem等输入文件，Ansys的*.cdb文件，FiberSIM的*.fml数据文件，以及CAD的STL格式文件。设计模块、检查模块、分析模块。
Laminate Tools桥接了复合材料设计、分析和制造的整个流程，强大的可视化功能使其在审核设计和查明材料特性需要审杏的问题区域时极具使用价值，创建复杂层合板的功能使其在处理大量铺层信息时极其有用，创建并输出单层信息表的功能使其在逐层检查和铺层可视化上极具优势。
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ESAComp是由芬兰赫儿辛基大学轻型结构材料实验室，开发的一款专业复合材料设计、分析软件，它具有基于微观力学分析的广泛的实体/夹层板分析、设计能力，而且包含了针对单层板、层压板、加筋板、梁和柱体，以及胶接和机械连接等等各种复合材料结构形式、连接形式的分析工具。一般的微观力学关系在精确模拟复合材料行为时有很多缺陷，因此在实际的设计工作中，需要使用更可靠的单层的试验测试数据。ESAComp提供了基体的混合率公式来预测工程常数和各种膨胀系数。而且，用户还可以定义专门的微观力学分析模型。ESAComp程序提供了同主流有限元ABAQUS、ANSYS、I-DEAS、MSC.Nastran和NISA的双向交互界面。用户可以使用CLIPS语言来定义附加的失效准则和微观力学模型;通过批处理模式在其它软件中运行;ESAComp具有友好的图形化用户界面，多重分析和图形化结果显示，多级别的专业数据库，而且有强大的层合板分析功能;专业的复合材料设计能力;成熟的有限元接口和完备的失效准则。
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SYSPLY是由COMPOSIC公司开发的一款软件，它能够提高复合材料制品的结构分析能力，可使大部分的建模过程自动化，用户只需对各层面进行工作而不必考虑个别独立因素，SYSPLY能观察层压材料等应力图，以及检视层间分离现象。它是设计、分析和优化复合材料结构的专业软件。SYSPLY内嵌的网格划分器能自动读入外部的CAD数据，并进行快速的几何清理和几何修复能自动生成2D和3D网格，并以ASCⅡ格式输出，可以对节点和单元进行分组，称为sub-groups，边界条件和载荷条件可以定义在这些sub-groups上，以后的计算变成网格无关，可以在同一个有限元输入中反复使用。SYSPLY的多物理场后处理能力为深入了解铺层的力学特性提供了方便。通过膜、弯曲和扭转模块可以研究特定的载荷条件。SYSPLY求解器提供了广泛的处理能力，包括：线性力学(壳和实体)、非线性力学(仅壳)动力学分析。SYSPLY的铺层编辑器通过一个等效力学特性的连续显示来生成一个图形化的铺层布置序列。
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FiberSIM是由美国VISTACY公司设计开发的一款复合材料设计软件，它独有的复合材料仿真技术支持整个复合材料的工程过程。使用FiberSIM软件，工程师能快速可视化铺层形状和纤维方向，在设计阶段即发现制造问题并采取相应的纠正措施。从初步设计、详细设计直至制造车间，在FiberSIM的帮助下，设计师很容易创建准确的设计、工程图以及相关的数据，并实现整个过程中的转换。采用模型树形式通过专有的层次树有组织、分层次地组织复合材料数据，可精确表达复合材料零件特征；具有全局编辑功能，编辑ACEE数据。如用户需要改变200个区域的材料和方向，使用全局编辑功能可以同时对200个区域进行操作；软件材料库包括很多信息，如：材料宽度、厚度、变形警告角度、极限角度、结构形式(单向或编织)、弹性模量、泊松比、剪切模量等。可以方便对材料库进行增加和修改材料。它还包含多种数据接口；FiberSIM是一个可以实现复合材料数字化设计制造一体化的软件，它与CAD软件紧密集成，实现了设计和分析自动化。
不同的复合材料设计、分析软件都具有其自身的优越性，因此正确的选择一款适合自己的设计、分析软件就显得尤为重要