基于ANSYS的復(fù)合材料有限元分析和應(yīng)用

首本ANSYS復(fù)合材料解決方案的中文版學習書籍

解決復(fù)合材料產(chǎn)品鋪層設(shè)計及校核難題。ANSYS復(fù)合材料產(chǎn)品能夠高效定義復(fù)合材料產(chǎn)品鋪層表，全面校核失效模式，并進行參數(shù)化優(yōu)化設(shè)計。

全面覆蓋ANSYS復(fù)合材料基礎(chǔ)與高級應(yīng)用

包含2個入門練習、9個基礎(chǔ)應(yīng)用案例及8個專題應(yīng)用案例。基礎(chǔ)案例Step by Step講解軟件操作流程。專題應(yīng)用案例包含了對應(yīng)專題的技術(shù)路線。

附贈超值源文件

本書附帶源文件，包括所有章節(jié)相關(guān)案例的原始輸入文件及計算結(jié)果文件，最大限度地提高讀者的學習效率。

復(fù)合材料是一大類新型材料，其強度高、剛度大、質(zhì)量輕，并具有抗疲勞、減振、耐高溫、可設(shè)計等一系列優(yōu)點。近50年來，在航空航天、能源、交通、建筑、機械、信息、生物、醫(yī)學和體育等工程和部門日益得到廣泛的應(yīng)用。隨著各種新型復(fù)合材料的開發(fā)和應(yīng)用，復(fù)合材料力學已形成獨立的學科體系并蓬勃發(fā)展。國內(nèi)外不少高等院校已將“復(fù)合材料力學”列為力學專業(yè)及相關(guān)的理工科專業(yè)本科生和研究生的必修和選修課。

作者多年來從事ANSYS軟件應(yīng)用工程師的工作，與不同行業(yè)的復(fù)合材料技術(shù)人員進行接觸。如今在參考ANSYS最新復(fù)合材料相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，編寫了這本《基于ANSYS的復(fù)合材料有限元分析和應(yīng)用》。ANSYS是國際上先進的大型通用有限元計算分析軟件之一，具有強健的計算功能和模擬性能。本書是基于ANSYS軟件18.0版本進行復(fù)合材料有限元分析與應(yīng)用的入門指南和工程分析教程。全書通過相關(guān)例題和討論，系統(tǒng)地介紹了ANSYS軟件在復(fù)合材料方面的主要功能和應(yīng)用方法。包括：基礎(chǔ)知識、快速入門、用戶手冊、復(fù)雜復(fù)合材料建模技術(shù)、應(yīng)用案例、專題技術(shù)。

本書是應(yīng)用ANSYS有限元軟件進行復(fù)合材料力學分析和結(jié)構(gòu)計算的必備工具書，可供從事復(fù)合材料工程設(shè)計和有限元分析的科研人員和工程師等閱讀和參考。

在本書出版之際，感謝北京航空航天大學能源與動力工程學院的闞川、張承承、陳立強、閆成、曲震、劉浩、劉玉、柳愷騁、張濤、吳勇軍、崔偉、吳靜、廖祜明、韓樂、侯文松、顧毅、劉華偉、王文在本書編寫過程中的辛勤工作。

由于時間倉促，作者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正，作者聯(lián)系方式為：zhanying.li@qq.com。

序
前言

第1章 基礎(chǔ)知識 1
1.1 復(fù)合材料概論 1
1.1.1 復(fù)合材料及其種類 1
1.1.2 復(fù)合材料的基本構(gòu)造形式 5
1.1.3 復(fù)合材料的制造方法 6
1.1.4 復(fù)合材料的力學分析方法 7
1.1.5 復(fù)合材料的力學性能 8
1.1.6 復(fù)合材料的各種應(yīng)用 9
1.1.7 復(fù)合材料創(chuàng)新設(shè)計方法 11
1.2 ANSYS軟件 13
1.2.1 Workbench仿真平臺 13
1.2.2 Mechanical模塊 16
1.3 ACP模塊 21
1.3.1 模塊功能 22
1.3.2 安裝及學習 27
1.3.3 應(yīng)用案例 28
第2章 快速入門 30
2.1 圖形用戶界面 30
2.1.1 主菜單Menu 30
2.1.2 特征樹Tree View 31
2.1.3 場景Scene 32
2.1.4 工具欄Toolbar 32
2.1.5 Shell視圖 32
2.1.6 History歷史視圖 32
2.1.7 Logger視圖 32
2.2 獨立運行模式 32
2.3 老版本ACP項目的遷移 34
2.4 Workbench典型工作流程 34
2.4.1 基本工作流程 34
2.4.2 多工況/分析類型的
工作流程 36
2.4.3 不同模型共享復(fù)合材料定義
分析流程 36
2.4.4 實體單元建模工作流程 37
2.4.5 多流程裝配工作流程 37
2.5 入門練習 39
2.5.1 練習1 39
2.5.2 練習2 62
第3章 用戶手冊 72
3.1 詳細功能 72
3.1.1 模型Model 72
3.1.2 材料數(shù)據(jù) 74
3.1.3 單元和節(jié)點集 78
3.1.4 幾何Geometry 78
3.1.5 坐標系Rosettes 81
3.1.6 速查表Look-up 82
3.1.7 選擇規(guī)則Selection Rules 83
3.1.8 方向選擇集（OSS） 89
3.1.9 鋪層組Modeling Groups 91
3.1.10 分析鋪層組Analysis Modeling
Groups 100
3.1.11 采樣點Sampling Points 100
3.1.12 切面Section Cuts 101
3.1.13 傳感器Sensors 103
3.1.14 實體模型（Solid Models） 104
3.1.15 鋪層圖Lay-up Plots 114
3.1.16 失效準則定義Definitions 116
3.1.17 結(jié)果集Solutions 116
3.1.18 場景Scenes 118
3.1.19 視圖Views 118
3.1.20 鋪層表Ply Book 118
3.1.21 參數(shù)Parameters 118
3.1.22 材料庫Material Databank 121
3.2 后處理 121
3.2.1 失效準則 121
3.2.2 失效模式指標 122
3.2.3 主應(yīng)力和主應(yīng)變 122
3.2.4 復(fù)合材料實體單元后處理 122
3.3 第三方軟件數(shù)據(jù)交互 123
3.3.1 HDF5復(fù)合材料CAE格式 123
3.3.2 Mechanical APDL文件格式 123
3.3.3 Mechanical APDL復(fù)合材料模型
的轉(zhuǎn)換 124
3.3.4 Excel的表格數(shù)據(jù)格式 124
3.3.5 CSV格式 124
3.3.6 ESAComp 125
3.3.7 LS-Dyna 125
3.3.8 BECAS 125
第4章 復(fù)雜復(fù)合材料建模技術(shù) 126
4.1 T型接頭建模 126
4.2 局部加強建模 128
4.3 鋪層漸變和錯層 129
4.4 變厚度芯材 130
4.5 可制造性分析 132
4.6 鋪層表 133
4.7 實體單元模型建立 135
4.8 復(fù)合材料可視化 136
4.9 復(fù)合材料失效準則 137
4.10 ACP模塊中的單元選擇 137
第5章 應(yīng)用案例 139
5.1 沖浪板靜強度分析 139
5.1.1 案例簡介 139
5.1.2 案例實現(xiàn) 140
5.2 采用Edge Wise坐標系定義螺旋結(jié)構(gòu)
纖維方向 160
5.2.1 案例簡介 160
5.2.2 案例實現(xiàn) 161
5.3 T型接頭鋪層定義練習 166
5.3.1 案例簡介 166
5.3.2 案例實現(xiàn) 167
5.4 規(guī)則使用練習 178
5.4.1 案例簡介 178
5.4.2 案例實現(xiàn) 179
5.5 鋪敷性分析練習 185
5.5.1 案例簡介 185
5.5.2 案例實現(xiàn) 186
5.6 復(fù)合材料實體模型裝配體練習 190
5.6.1 案例簡介 190
5.6.2 案例實現(xiàn) 191
5.7 復(fù)合材料壓力容器實體建模練習 201
5.7.1 案例簡介 201
5.7.2 案例實現(xiàn) 202
5.8 高級復(fù)合材料實體建模練習 209
5.8.1 案例簡介 209
5.8.2 案例實現(xiàn) 209
5.9 復(fù)合材料搭接接頭脫膠（Debonding）
模擬 215
5.9.1 案例簡介 215
5.9.2 案例實現(xiàn) 215
第6章 專題技術(shù) 226
6.1 復(fù)合材料模型參數(shù)化 226
6.1.1 案例簡介 226
6.1.2 案例實現(xiàn) 226
6.2 分層和脫膠模擬 234
6.2.1 理論及技術(shù)路線 234
6.2.2 應(yīng)用案例 235
6.3 整體結(jié)構(gòu)局部細化分析—
子模型技術(shù) 242
6.3.1 案例簡介 242
6.3.2 案例實現(xiàn) 242
6.4 復(fù)合材料轉(zhuǎn)子動力學分析 250
6.4.1 案例簡介 250
6.4.2 案例實現(xiàn) 251
6.5 漸進損傷模擬技術(shù) 261
6.5.1 理論及技術(shù)路線 261
6.5.2 應(yīng)用案例 261
6.6 溫度相關(guān)復(fù)合材料屬性 266
6.6.1 案例簡介 266
6.6.2 案例實現(xiàn) 266
6.7 溫度、剪力和退化相關(guān)復(fù)合材料屬性 271
6.7.1 案例簡介 271
6.7.2 案例實現(xiàn) 272
6.8 ACP模塊中的腳本應(yīng)用 275
6.8.1 案例簡介 275
6.8.2 案例實現(xiàn) 275
附錄A 英美制單位與標準國際單位的
換算關(guān)系 280
附錄B 波音787（夢幻飛機）簡介 282
術(shù)語 286
參考文獻 292

1. ANSYS Workbench在壓力容器分析中的應(yīng)用與技術(shù)評論 [欒春遠 編著]
2. 基于ANSYS的復(fù)合材料有限元分析和應(yīng)用（第二版） [李占營 張承承 李成良 編著]
3. ANSYS AQWA軟件入門與提高 [主編 高巍]
4. ANSYS APDL參數(shù)化有限元分析技術(shù)及其應(yīng)用實例（第二版） [李占營 闞川 等編著]
5. 全新Marc實例教程及常見問題解析 [孫丹丹 陳火紅 編著]
6. MSC產(chǎn)品實用技術(shù)技巧 [MSC軟件公司 編著]
7. ANSYS非線性有限元分析方法及范例應(yīng)用 [張洪偉 高相勝 張慶余 編著]
8. ANSYS信號完整性分析與仿真實例 [房麗麗 編著]
9. 全新Marc實例教程與常見問題解析 [馮超 孫丹丹 陳火紅]
10. 壓力容器全模型ANSYS分析與強度計算新規(guī)范 [欒春遠 編著]
11. ANSYS 13.0 Workbench數(shù)值模擬技術(shù) [許京荊]
12. ANSYS ICEM CFD網(wǎng)格劃分技術(shù)實例詳解 [紀兵兵 陳金瓶]
13. ANSYS 10.0工程電磁分析技術(shù)與實例詳解 [閻照文]