ACP多层纤维复合材料的创建

在Workbench中，创建多层复合材料的模块是【工具箱】——【组件】——【ACP（Pre）】中。双击或拖动即可创建材料设计项目。

下面介绍一块碳纤维板的创建以及传递到静力学中的过程。

Step1 建立算例，选择材料。

如上图，创建ACP（Pre）项目。

双击【Engineering Data】材料管理界面。添加材料库下【Composite Materials】（复合材料）中的Exoxy Carbon UD（230GPa）Prepreg（碳纤维预侵料）和Resin Epoxy（树脂树脂）。

完成后退出材料工程数据界面。

Step2 几何模型。

使用Spaceclaim编辑模型，在XY面绘制一个100×30的居中矩形。退出Spaceclaim。

Step3 Model前处理。

双击项目中【Model】进入Mechanial。

定义壳厚度1mm，注意这里定义厚度只是为了满足程序合理性，不代表最终材料厚度。只要壳单元才能传递到ACP中，实体单元无法传递。

全局网格尺寸设置为2mm，划分网格。完成后退出Mechanical。

如果显示黄色闪电符号表示需要更新。

Step4 ACP复合材料设计。

双击项目中【Setup】进入ACP。设置单位系统为mm。

点击刷新和网格显示，即可显示模型网格。

（1）铺层材料创建

右击Fabric——Create Fabric，创建铺层材料。

先创建碳纤维铺层厚度0.2mm，并取名为carbon（便于自己记忆的名字）。点击Apply即可应用。

同样创建树脂层也为0.2mm，取名为resin，点击Apply应用。

（2）叠层创建

右击Stackups——Create Stackups，创建叠层，可以重命名也可以使用默认命名。

设置第一层为carbon角度45°，第二层为resin角度0°，第三层为carbon角度-45°，第四层为resin角度0°。即创建了两层碳纤维与2层树脂的胶合叠层。点击Apply应用。

对话框中选择【Analysis】标签，勾选所有选项，点击Apply，可以查看叠层厚度、纤维方向等参数。

（3）单元集与模型创建

由于本例只有一个壳面，所有无需创建单元集，如果案例中有多个壳面，则需创建多个单元集。

一般也无需新建模型。

（4）纤维层坐标系创建

由于纤维都是有方向的，沿纤维的方向为1或x，在铺面内垂直于纤维的方向为2或y，垂直于铺面的方向为3或z。

右击Rosettes——Create Rosettes，创建纤维层坐标系。由于我们的面模型是在全局的XY平面，所有设置纤维层坐标原点为全局的原点(0,0,0)，方向1沿全局的X方向(1,0,0)，方向2沿全局的Y方向(0,1,0)。点击Apply应用。

（5）定向选择集创建

虽然刚才创建了纤维层的坐标系，但是并没有定义铺层方向，即铺层往面的哪个方向进行。

右击Oriented Selection Sets——Create Oriented Selection Set，出现设置对话框，定位到Element Sets，在结构树中选择All Elements，Point设置为0，0，0；Direction用于设置铺层的法向（即方向3），设置为0，0，1；Rosettes中选择刚才创建的纤维层坐标Rosette.1。点击Apply，即完成了了铺层的方向的设置，在图形中可以看到方向示意，紫色大箭头表示我们铺层的方向，选择Direction后面的【Flip】可以反转方向。

点击工具栏中的相应坐标显示，可以显示铺层方向或者纤维参考0度方向。

（6）模型组创建

右击Modeling Groups——Create Modeling Group，使用默认名称，点击Apply，创建模型组。

右击刚才创建的模型组ModelingGroups.1——Create Ply，Oriented Selection Sets中选择我们刚刚创建的定向选择集，它决定了我们的叠层往哪个方向层层铺设。Ply Material选择我们创建的叠层，还记得本例的叠层吗，通过下拉菜单选择Stackup.1（这个叠层由“45°纤维层/树脂层/-45°纤维层/树脂层”构成）。总层数设置为10层Stackup.1。注意Global Ply Nr表示全局铺面层数，最终总的铺面层数=【Global Ply Nr】×【Number of Layers】。

完成后在结构树中便显示了一个10个铺层，每一铺层有含义4层分析材料。在图形窗口可显示铺层的方向箭头和铺层的厚度图标。

（7）查看铺层截面效果

右击Section Cuts——Create Section Cut创建截面，默认是在Z的法向创建界面，通过Interactive Plane修改方向，比如本例修改为Y的法向，则将坐标修改为Normal修改为0，1，0。Section Cut Type设置为Analysis Ply Wise。点击Apply即显示分析的所有层。

如果用于壳单元分析的话，上面设置就完成了，如果关心厚度方向的分析结果，或者需要到workbench中与其他实体零件装配，则需要转换为实体单元模型。

（8）实体单元转换（选做）

右击Solid Models——Create Solid Model，选择所有单元，选择将所有分析层都创建单元。点击Apply，便生成了实体网格，打开实体显示+网格显示，便可在图形界面显示实体网格。关闭ACP窗口，完成符合材料创建。

Step5 数据传递。

回到Workbench主界面，新建静力学项目，将ACP的Setup拖入静力学的Model，如果我们在ACP中创建的是壳模型，则选择传递Shell材料数据，如果创建的是实体，则选择传递Solid材料数据。

建立连接后如下图。更新上游数据。

打开静力学Model，进入Mechnical。如果传递的是实体模型可以看到材料总共为40层，总厚度8mm，网格已经划分好。

计算等略。

复合材料的创建先介绍到这里，祝万事顺遂。