NFX|复合材料
midas NFX单元特性中，复合材料支持2D单元和3D单元
复合材料2D单元
一般用于模拟像复合材料和三明治等由材料主轴不同或特性不同的材料沿厚度方向分层叠放的结构。其坐标系、曲面模型、自由度等与壳单元相同，形状有3/4/6/8个节点组成的三角形和四边形。分层壳单元以一次剪切变形理论为基础，有限元公式虽与壳单元相同，但本构方程使用层合板的损伤理论(failure criteria)，根据采用的损伤理论判断应力或应变的状态。目前有很多种损伤理论，但可以说还没有对于所有层合板都适用的损伤理论。所以在选择损伤理论时，需要综合考虑材料特性、是否有试验数据(强度数值和其他参数)等各方面的信息。
midas NFX的复合材料2D单元提供各层(ply)的中心或上/下面位置的分析结果，并提供各层的最大/最小值。应力和应变的结果为各层的材料主轴方向的结果。复合材料2D 单元的结果 
分层壳单元可考虑几何非线性且可定义弹塑性材料。使用弹塑性材料时可定义各层的辛普森(Simpson)积分点数量，非线性分析的结果如下
复合材料3D单元
用于模拟较厚的复合材料。midas NFX中提供的复合材料3D单元有楔形五面体单元和六面体(hexahedron)单元，由6/8/15/20个节点构成。坐标系的定义、自由度和荷载种类等与实体单元相同 复合材料3D单元的ECS的定义方法与实体单元相同。材料的分层顺序以ECS的z轴为基准从下至上分层。复合材料3D单元一般使用正交异性材料，此时需要定义MCS。如下图所示，将x轴投影到单元的中面并假设其方向为材料的主轴。 在厚度方向上由多个不同材料构成，使用一般的高斯积分法时计算量会很大。midas NFX中为解决此问题将矩阵B 与雅可比J 用自然坐标 
表示并做解析积分(analytic integration)。 midas NFX的复合材料3D单元提供各层的中心和上/下面的分析结果，并提供各层的最大/最小值。应力和应变的结果方向为各层的材料主轴方向。
分层实体单元的类型
复合材料3D单元非线性分析的结果如下
复合材料的层合板理论是计算由各向异性材料组成的多个层组成的材料的平均材料特性的理论。midas NFX中在计算分层壳单元的内力、刚度时使用了层合板理论。构成层合板的各层材料不同，材料的主轴方向也可不同。 各层间材料性质由纤维方向、纤维与基体(matrix)的比例决定。层合板一般使用主轴(1方向)与纤维方向一致的正交各向异性材料较多。► 粘合层没有厚度，层间的位移连续，即粘合层无剪切变形。复合材料损伤理论
复合材料层合板强度根据采用的损伤理论判断应力或应变的状态。 midas NFX中提供的复合材料的损伤理论有不考虑应力或应变成分间相关的最大应力失效准则(maximum stress failure criteria)和最大应变失效准则(maximum strain failure criteria)，还有考虑耦联的蔡-希尔(Tsai-Hill)、蔡-吴(Tsai-Wu)、霍夫曼(Hoffman)失效准则和NASA LaRC02失效准则。其中LaRC02失效准则可以提供失效模式信息。 模型间不相关的失效准则：最大应力准则、最大应变准则将各向同性范梅塞斯失效准则扩展为适用于各向异性材料的二次失效准则(quadratic failure criterion) ：蔡-希尔、霍夫曼、蔡-吴准则二次失效准则
LaRC02失效准则
LaRC02失效准则是美国NASA Langley研究所基于Hashin失效准则开发的，以假定的破损面为基础推导的损伤理论。LaRC02失效准则不仅能提供各层的损伤信息，还可提供复合材料的纤维(fiber)和基体(matrix)的损伤信息。复合材料的基体和纤维的损伤判断标准如下。 midas NFX中提供的用于判断复合材料的破坏与否的参数有损伤指数(failure index，k )、有限元损伤指数(FE failure index)、强度比(strength ratio，R )。有限元损伤指数可直接通过损伤公式获得，所以有时该参数的物理意义会不清晰。将发生破坏时的应力，即满足损伤公式的应力设为 
时，损伤指数 k 满足 
强度比 R 满足 
损伤指数 k 和强度比 R 用于推断应力在什么范围时会发生损伤。
*坐标系种类说明
