概括

在复合材料分析领域，精度至关重要，尤其是在定义纤维方向和铺层时。Ansys ACP（Ansys Composite PrepPost）提供了强大的工具来建立参考方向，这是实现精确结构模拟的关键步骤。在本博客中，我们将揭开在 Ansys ACP 中创建参考方向的方法的神秘面纱，重点介绍它们的简单性和多功能性。通过掌握这些技术，您可以用最少的输入定义复杂的复合图案，从而简化您的工作流程并提高模拟的保真度。无论您是在处理简单的设计还是多层弯曲的几何形状，了解参考方向都是成功的关键。让我们开始吧！

创建参考方向之前的步骤：

这是前面步骤的简短剩余部分，它们也将用于展示示例模型。

1. 创建壳几何体和网格。在此步骤中，不要忘记在网格环境中为几何体添加厚度值和材料。这些定义不会影响最终的复合结构。

   

    

   

   
    
2. 在工程数据中定义材料。与复合模型中一样，根据需要包括正交各向异性属性和失效准则。

   

   
    
3. 在 ACP 中定义织物。定义材料和厚度。

   

   
    
4. 定义玫瑰花结。在 Ansys 环境中，这些被称为坐标系。它们是创建参考方向以及初始网格的最重要输入。要创建玫瑰花结，需要两个轴和一个原点。

   

 

参考方向：

参考方向是定义每个元素零度方向的平面内矢量。基于此方向，可以定义相对于参考具有不同方向的多个层。还可以使用定向选择集 (OSS) 在同一个元素内定义多个参考方向。对于复杂的几何形状，单独定义每个元素可能是一项艰巨的任务。

定义定向选择集时，可以在“常规”选项卡的底部找到“参考方向”部分。“范围”和“方向”部分允许您指定定义适用的元素集和法线方向（铺层增长）。

 

请注意“参考方向”部分的“玫瑰花结”和“选择方法”字段。它们是本篇博文的重点。

玫瑰花结：

首先，考虑这两个玫瑰花结（A 和 B）。两者都与全局坐标系平行，但它们的方向均不与全局坐标系一致。 

 

选择方法：

所选方法考虑 Rosette Z 轴和元素 Z 轴（在创建壳元素时定义）之间的关系来定义参考方向。这可以从 Rosette X 轴复制或通过插值（X 轴）计算，具体取决于所选方法。

• 最小角度：选择 Z 轴与元素法向量形成最小角度的 Rosette。在此示例中，元素与 Rosette B 之间的角度为零，而 Rosette A 的角度为 90 度。这就是参考方向（黄色向量）与 Rosette B X 轴（复制）平行的原因。还有一个与最大角度配合使用的最大角度算法选项。

 

 

• 最小距离：选择距离每个元素最近的玫瑰花结，并将其 X 轴方向指定为该元素的参考方向。请注意，此定义中包含了全局坐标系。最大距离选项不可用。
   

  

  
   
• 最小距离叠加：根据距离为所有选定的玫瑰花结插入 X 轴方向。注意与最小距离的相似性。

  

最小角度叠加：为所有选定的 Rosette 插入 X 轴方向，考虑到所选坐标系由最小差异角度方向加权。为了更好地理解，考虑每个 Rosette 的 Z 轴与元素的 Z 轴（垂直于图像）之间形成的角度，对于 Rosette A，角度为 90 度，对于 Rosette B，Z 轴重合（0 度）。在此示例中，0 度差异是最小角度，这就是为什么所有参考方向都平行于 Rosette B X 轴的原因。

 

现在，对 Rosette B 进行围绕局部 X 轴的连续旋转，使差异角度从 0 度增加到 180 度，从而修改权重因子，从而修改参考方向。

 

 

 

 

 

结论

通过掌握在 Ansys ACP 中定义参考方向的过程，您可以为更精确、更可靠的复合材料模拟奠定基础。这种理解不仅可以改进您的设计，还可以节省工作流程中的宝贵时间。无论您是经验丰富的分析师还是复合材料建模的新手，这些技术都可以让您自信地应对复杂的挑战。只要牢牢掌握参考方向，复合材料设计的创新可能性就无限。