【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法和裝置。
技術(shù)介紹
1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、剛度高、密度低的特點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于船舶制造、航空航天、防護(hù)工程和野戰(zhàn)工廠等領(lǐng)域中。然而，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在應(yīng)用過(guò)程中常接觸外部沖擊載荷，如碎片撞擊，彈擊等，會(huì)導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)纖維斷裂、分層損傷等問(wèn)題。因此，構(gòu)建沖擊載荷下纖維增強(qiáng)復(fù)合材料沖擊響應(yīng)分析方案，對(duì)快速評(píng)估結(jié)構(gòu)毀傷程度以及指導(dǎo)結(jié)構(gòu)抗沖擊設(shè)計(jì)等具有重要意義。
2、現(xiàn)有技術(shù)中，分析纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的沖擊響應(yīng)主要是通過(guò)建立多尺度模型，而后劃分網(wǎng)格，最后進(jìn)行沖擊數(shù)值模擬實(shí)現(xiàn)。每一步流程都需要人工進(jìn)行，一旦材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材料參數(shù)等發(fā)生改變，上述過(guò)程需要重新進(jìn)行。這種方法不僅耗費(fèi)大量的人力，而且無(wú)法做出快速響應(yīng)。
3、針對(duì)由于現(xiàn)有技術(shù)分析纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的沖擊響應(yīng)耗費(fèi)大量的人力，無(wú)法做出快速響應(yīng)的問(wèn)題，目前尚未提出有效的解決方案。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)實(shí)施例期望提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法和裝置，以至少解決由于現(xiàn)有技術(shù)分析纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的沖擊響應(yīng)耗費(fèi)大量的人力，無(wú)法做出快速響應(yīng)的問(wèn)題。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：
3、本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，包括：通過(guò)solidworks建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的多尺度模型；通過(guò)hypermesh二次開(kāi)發(fā)多尺度模
4、可選的，通過(guò)solidworks建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的多尺度模型包括：根據(jù)ct圖像分析的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料細(xì)觀結(jié)構(gòu)表征，簡(jiǎn)化紗線截面形態(tài)為幾何形態(tài)；在solidworks中繪制紗線截面的截面形狀，在垂直于截面形狀的平面，以紗線截面的中心點(diǎn)為起點(diǎn)，繪制路徑草圖，將截面形狀沿著路徑掃掠形成紗線；在沖擊區(qū)域內(nèi)，通過(guò)對(duì)紗線截面和基體的空間裝配和平面陣列，獲得復(fù)合材料細(xì)觀尺度模型；在遠(yuǎn)離沖擊區(qū)域，建立復(fù)合材料的多尺度模型，導(dǎo)出*.step格式的幾何模型文件。
5、可選的，通過(guò)hypermesh二次開(kāi)發(fā)多尺度模型，并劃分模型網(wǎng)格以及進(jìn)行沖擊數(shù)值模擬的前處理設(shè)置包括：步驟（1），采用api函數(shù)命令geomimport導(dǎo)入幾何模型文件，將幾何模型的中心點(diǎn)移至全局坐標(biāo)系的原點(diǎn)；依據(jù)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性，通過(guò)實(shí)體切分命令建立四分之一模型；步驟（2），根據(jù)切分后的幾何模型，通過(guò)solid?map命令對(duì)基體與宏觀區(qū)域進(jìn)行網(wǎng)格劃分，并在hypermesh軟件菜單欄edit下的commond?file中自動(dòng)記錄，生成對(duì)應(yīng)的tcl語(yǔ)言腳本文件；紗線的網(wǎng)格劃分則通過(guò)自定義編寫tcl語(yǔ)言腳本文件實(shí)現(xiàn)；步驟（3），采用tcl語(yǔ)言中的set語(yǔ)句設(shè)置自定義變量，將紗線的幾何尺寸、基體的幾何尺寸以及網(wǎng)格尺寸大小定義為輸入?yún)?shù)接口；步驟（4），編寫生成紗線代表性體積單元實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件；步驟（5），編寫生成細(xì)觀區(qū)域紗線實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件；步驟（6），基于步驟（1）到步驟（5），運(yùn)行生成的tcl語(yǔ)言腳本文件對(duì)模型劃分好網(wǎng)格；步驟（7），在hypermesh中設(shè)置為ls-dyna求解器配置，賦予部件材料屬性、邊界條件、相互接觸與外部載荷，導(dǎo)出k文件；在菜單欄edit下的commond?file中記錄所有的操作命令；通過(guò)記錄下來(lái)的命令流生成tcl腳本文件，運(yùn)行tcl腳本文件對(duì)模型進(jìn)行前處理設(shè)置；步驟（8），通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)批處理第一調(diào)用文件調(diào)用hypermesh軟件，運(yùn)行步驟（1）至步驟（7）生成的tcl腳本文件，得到k文件，其中，第一調(diào)用文件為預(yù)編輯文件，用于自動(dòng)調(diào)用hypermesh軟件；k文件包括步驟（1）至步驟（7）中的網(wǎng)格信息和有限元分析前處理信息。
6、進(jìn)一步地，可選的，編寫生成紗線代表性體積單元實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件包括：根據(jù)輸入的截面形狀的截面幾何參數(shù)，在原點(diǎn)處建立紗線代表性體積單元的截面，通過(guò)automesh命令對(duì)截面劃分面網(wǎng)格；根據(jù)輸入的紗線路徑的幾何參數(shù)，確定紗線路徑上每個(gè)節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)；通過(guò)三次樣條插值函數(shù)，建立紗線路徑；使用solid?map命令，將截面形狀面網(wǎng)格沿著紗線路徑掃掠形成紗線代表性體積單元的實(shí)體網(wǎng)格。
7、可選的，編寫生成細(xì)觀區(qū)域紗線實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件包括：根據(jù)細(xì)觀區(qū)域紗線的周期性，對(duì)紗線代表性體積單元的實(shí)體網(wǎng)格使用平移和鏡像命令，建立細(xì)觀區(qū)域紗線的實(shí)體網(wǎng)格。
8、進(jìn)一步地，可選的，通過(guò)ls-dyna求解器進(jìn)行沖擊模擬，并使用lsprepost軟件進(jìn)行后處理提取計(jì)算結(jié)果包括：通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)批處理第二調(diào)用文件調(diào)用ls-dyna求解器，計(jì)算k文件，得到結(jié)果文件；在后處理軟件lsprepost中對(duì)結(jié)果文件進(jìn)行人工提取，得到損傷變形圖、應(yīng)力云圖、沖擊物穿透復(fù)合材料后的剩余速度的計(jì)算結(jié)果，并基于人工提取操作，軟件自動(dòng)生成*.cfile文件，記錄所有的操作命令；通過(guò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)批處理第二調(diào)用文件調(diào)用lsprepost軟件，運(yùn)行*.cfile文件，自動(dòng)提取計(jì)算結(jié)果。
9、可選的，基于多學(xué)科仿真計(jì)算平臺(tái)isight集成軟件，配置對(duì)應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行沖擊模擬全流程自動(dòng)化計(jì)算包括：在isight中使用excel組件，獲取復(fù)合材料的建模信息作為輸入接口；使用isight中集成的solidworks組件，通過(guò)連線的方式將excel組件中的建模信息輸入solidworks組件中，根據(jù)輸入的幾何信息重新建立幾何模型，其中，solidworks組件保留建模、約束和裝配的建模通用命令；使用第一simcode組件，集成第一調(diào)用文件作為命令文件，自動(dòng)調(diào)用hypermesh軟件，通過(guò)連線的方式配置第一simcode組件與excel組件和solidworks組件之間的信息交換，其中，excel組件提供紗線尺寸和網(wǎng)格尺寸；solidworks組件提供.*step模型文件；將tcl腳本文件作為操作文件，對(duì)模型文件進(jìn)行網(wǎng)格劃分和前處理設(shè)置，導(dǎo)出生成k文件；使用第二simcode組件，通過(guò)第二調(diào)用文件作為命令文件，自動(dòng)調(diào)用ls-dyna求解器和lsprepost軟件，通過(guò)連線的方式，將第一simcode組件生成的k文件傳遞到第二simcode組件，進(jìn)行沖擊模擬，運(yùn)行*.cfile文件，獲取計(jì)算結(jié)果。
10、本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算裝置，包括：建立模塊，用于通過(guò)solidworks建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的多尺度模型；第一計(jì)算模塊，用于通過(guò)hypermesh二次開(kāi)發(fā)多尺度模型，并劃分模型網(wǎng)格以及進(jìn)行沖擊數(shù)值模擬的前處理設(shè)置；第二計(jì)算模塊，用于通過(guò)ls-dyna求解器進(jìn)行沖擊模擬，并使用lsprepost軟件進(jìn)行后處理提取計(jì)算結(jié)果；全流程自動(dòng)化計(jì)算模塊，用于基于多學(xué)科仿真計(jì)算平臺(tái)isi本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述通過(guò)SolidWorks建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的多尺度模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述通過(guò)Hypermesh二次開(kāi)發(fā)所述多尺度模型，并劃分模型網(wǎng)格以及進(jìn)行沖擊數(shù)值模擬的前處理設(shè)置包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述編寫生成紗線代表性體積單元實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述編寫生成細(xì)觀區(qū)域紗線實(shí)體網(wǎng)格的腳本文件包括：
6.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算裝置，其特征在于，包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算裝置，其特征在于，
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算裝置，其特征在于，>...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述通過(guò)solidworks建立纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的多尺度模型包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自動(dòng)化計(jì)算方法，其特征在于，所述通過(guò)hypermesh二次開(kāi)發(fā)所述多尺度模型，并劃分模型網(wǎng)格以及進(jìn)行沖擊數(shù)值模擬的前處理設(shè)置包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料抗沖擊全流程自...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：廖斌斌，丁路，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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