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Abaqus纤维增强绕指柔

4年前浏览5238

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概述

组件加固是许多领域的工程研究方向，增强组件研究点有强度增加、成本降低、重量减轻、耐久性增加等。本文介绍卷绕纤维增强组件的工艺过程，并使用Simulia Abaqus有限元软件了解工艺过程中涉及的变量。

一般不会对离散纤维进行建模，而只是对宏观材料属性进行定义，在Abaqus中定义可以模拟具有给定方向的纤维增强材料的正交各向异性材料也相对简单。但有时可能更有兴趣关注增强工艺，需花更多时间模拟实际纤维，即必须对纤维进行物理建模。

通常，卷绕纤维增强组件的工艺过程是通过纤维支架的轴向运动和心轴的旋转的组合，将浸渍纤维在组件周围滚动，如果想要建立这样的纤维模型，但需复杂的CAD绘图技能。另一种建模方案是模拟实际的卷绕过程，即模拟纤维在组件上的卷绕，初始几何形状将更加简单，只需要一个心轴（管状）和纤维，在这种情况下可以是长扁线，图1，通过模拟此工艺过程，能够获得期望的各向异性的玻纤增强模型。

图1 绕线工艺的初始几何

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建模和分析结果

设置纤维缠绕模型

纤维缠绕模型，将由心轴的旋转速度和平移速度决定。

图2 边界条件：模拟绕组过程

定义相互作用关系

随着心轴方向的变化，使用Cohesive接触防止已卷起的纤维将会失去已经实现的图形。

图3 定义纤维和心轴之间的粘合接触

其余分析的定义以创建Abaqus模型的标准方式进行，桁架Truss单元用于纤维模型，而离散刚体用于心轴定义。

缠绕工艺分析结果

在一个方向上达到极限之后，心轴将向后移动（同时仍然旋转）以产生缠结的纤维编织。

图4 纤维围绕心轴卷绕

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Cohesive单元和Cohesive接触

Cohesive单元

Cohesive接触

Abaqus Fe-Safe Isight Tosca 静力学结构基础非线性增材

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首次发布时间：2020-02-26

最近编辑：4年前

博士 | 仿真专家 C9博士，5本CAE专著

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[极简分析] Isight-Abaqus参数优化和材料拟合

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3条评论

仿真秀0103214735

签名征集中

4年前

这个模型能用于线圈绕制分析吗？江老师方便分享这个模型吗？

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签名征集中

4年前

请问一下，这种绕线能应用于复合材料铺层这种方式不？

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签名征集中

4年前

谢谢江老师的讲解。想请教个问题，如果我关心的是缠绕过程中芯模的状态，可以使用这种方法嘛？还有就是缠绕过程中能否加上封头。
十分感谢！

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