复材行业两极分化，请收藏复合材料产品设计仿真工艺方法入门

本文摘要（由ai生成）：

这篇文章主要介绍了复合材料产品设计方法的四个方面，包括材料设计、结构设计、工艺设计和仿真设计。作者从轨道交通、消费电子和体育用品行业的案例出发，详细讲解了每个行业的产品特点和设计方法，并提供了实际应用案例进行分析。同时，作者还分享了一种通用性比较强的设计开发流程，并对行业产品的成本结构进行了较为细致的拆解。最后，作者介绍了两款常用的仿真软件——Abaqus 和 Fibersim，并提供了一些企业仿真中遇到的经验技巧。

导读：大家好，我是仿真秀专栏作者-风行天下，高分子材料与工程专业出身，中国人民大学管理学硕士，现在是经济管理学博士在读，算是学科背景综合性较强的一个背景。我从事复合材料研究近十年，目前是在某行业头部公司任职研发负责人，从航天产品到消费电子，从技术开发到产业规划，主持和参与过40多个复合材料产品项目，十几项发明专利，算是积累了一定的技术和管理经验，所以我更加侧重于技术应用端。即日起，在仿真秀可为用户提供视频教程，定制培训和技术咨询咨询等服务内容。

《复合材料产品设计方法必修课4讲》是笔者基于轨道交通、消费电子和体育用品行业，原创首发仿真秀官网的视频教程，讲述纤维增强塑料设计/仿真/工艺及过程管理等相关知识点，欢迎专家学者批评指正，以下是正文：

一、写在文前

目前复材行业正处于两极分化的状态，高校科研侧重于基础材料理论的研究，投入较少但产出较高，所需要的固定资产成本也不高。而企业方面则更注重工艺开发和生产，需要考虑产品要求和市场需求。这使得许多前沿理论在企业中难以产业化，也导致高校与企业之间的合作项目进展缓慢。这是由于双方出于不同利益出发点，理论的转化困难。另外，商务和管理方面的兼容性差也加大了投入成本，远高于预期。因此，科研产业化、商业化进展困难，企业的积极性有限。为了改善这种情况，并为复材行业的从业者提供一些中间转化过程的知识和经验，我们制作了这门课程。希望这门课程能够对大家的工作和事业有所帮助，并凸显其意义。

本文分四大模块，围绕材料设计、结构设计、工艺设计和仿真设计展开，由微观基础到宏观应用，由浅入深的按照设计开发路线来梳理每个知识点，每一小节结合实际应用案例进行分析讲解，本课程理论知识占比适中，更多的是在实际应用案例的一些经验分享，干货比较多。

二、材料设计方面

在项目立项之初，着手评估产品或项目是否可行的时候，要先清楚该项目所处的行业产品特点。本文引用了轨道交通的行业案例，从行业特性、产品特点、国家政策等层面深入刨析，与需求背景紧密融合，梳理材料设计思路。并举一反三，推广到体育用品行业和消费电子行业，并针对一级材料（纤维、树脂）、二级材料（层合板）的选型设计，结合具体案例展开详细讲解，明确设计原则和关键点，更加清晰的为读者展示了各行业产品的复合材料设计方法和思路，确保读者可以融会贯通，建立起适合自身的材料设计思维框架和选型逻辑。

三、结构开发方面

说完了复合材料产品的技术概况，这么多的设计关键点如何实现呢，先实现哪些，后实现哪些，大部分以复合材料为基础材料的行业，是否有某种通用的复合材料设计开发流程可以贯穿技术节点，成为一条可执行的设计路线呢，那么我在这里给大家分享了一种通用性比较强的设计开发流程。同时结合该流程两大阶段的各个节点，阐述了复合材料结构设计在每个阶段的设计目标、工作任务及输出资料，包括成本核算等管理类知识，并对行业产品的成本结构进行较为细致的拆解，明确了复合材料产品在不同行业中的发展潜力和优化方向。

四、工艺设计方面

复合材料的工艺设计与金属有很大区别，复合材料与金属的差别首先是材料与结构同时形成，金属的性能在出厂时已基本确定，后期的加工过程对性能虽有影响，但不会有本质的变化；而复合材料通常在成为结构前只是纤维与基体（树脂）分别的性能，基体在成为结构前通常是液态，复合材料的力学性能只有结构成型后才能体现。

因此复合材料的力学性能不仅与材料组分有关，在很大程度上与工艺过程有关，复合材料的材料规范同时要带上相应的工艺规范，不同的工艺规范相应于不同的材料性能。由于这一特点复合材料性能必须考虑不同结构制造厂商所用设备、工艺流程与操作人员技能等因素的影响。

因此，本文围绕着复合材料的工艺设计原则、工艺路线选择及不同行业产品的模具设计展开阐述，结合实际案例，有针对性的分析层合板工艺溢胶计算、工艺厚度补偿、工艺密度计算和模具结构的设计要点。

五、仿真软件解析

上面提到过两个仿真，即基于Abaqus的结构力学仿真，和基于Fibersim的纤维铺覆性仿真，在实际产品设计过程中，这两款软件是经常用到的，Abaqus偏向于产品设计过程中的失效检验，Fibersim则偏向于工艺端的预型优化。

Abaqus仿真中，操作流程和理论都能在网上找到，但大多都是复合材料样条和材料级的微观仿真，在这里我更多的给大家分享一些企业仿真中遇到的经验技巧。

基于 Fibersim铺层设计，其内容包含UI界面、层合板、坐标系、制造层、夹芯、设计站、开口、内孔、剪口、铺层的拼接搭接等，这些操作流程只要按图索骥的去学即可，由于时间关系，我这次简单讲一下设计流程，软件的详细操作和讲解，我会单独出一个系列教程，希望大家一起交流，

六、复合材料产品设计方法入门

《复合材料产品设计方法必修课4讲：纤维增强塑料设计/仿真/工艺及过程管理》是笔者原创首套系列教程。我从四大模块讲解，包括材料设计、结构设计、工艺设计和仿真设计，由微观基础到宏观应用，由浅入深的按照设计开发路线来梳理每个知识点，主要内容包括：

《复合材料产品设计方法必修课4讲：纤维增强塑料设计/仿真/工艺及过程管理》

1、您将得到

(1) 系统、感性地认识复合材料设计、结构和过程管理。

(2) 熟练掌握材料和结构的选型思路和要点。

(3) 熟练掌握预浸料层合板和铺层结构设计，具有实际项目分析及报告输出能力。

(4) 掌握不同尺寸维度的产品开发设计流程，并具有相应的过程优化设计能力。

(5) 掌握适用于复合材料产品的模具设计、工艺设计。

(6) 探索并掌握适合自己的复合材料产品设计的学习方法，具备从产业、产品、材料等宏观到微观维度的分析能力。

(1) 高校复合材料或机械专业的学生、教师。

(2) 复合材料工程师、企业管理者和产业投资者（轨道交通，消费电子，汽车、体育用品等）。

(3) 初始复合材料工作的仿真工程师和铺层设计师。

(4) 负结构仿真、铺层展开的复材设计工程师。