209 Altair 复合材料一体化方案_v2023

Altair 梁 闯

复合材料数据库及虚拟试验

复合材料建模可视化

复合材料工艺 / 结构仿真

复合材料结构优化设计

复合材料结构强度校核流程

Altair 复合材料工作流程

Altair 复合材料工作流程

Altair 材料数据库包含上千种材料，不仅提供航空航天领域的材料，还包括其他工业级的常用材料。大部分数据来自材料供应商，但也有一些典型的材料数据出自多个来源。

提供

纤维

基体材料

均匀板

纤维增强板

粘胶

核心层泡沫

蜂窝铝等材料库

集成 ASTM 和 ISO 标准，参数化建立试验模型

无损板拉压试验 (UNT/C)

开孔板拉压试验 (OHT/C)

3- 点 & 4- 点 弯曲

V 形切口钢轨剪切试验

狗骨试验

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2

3

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利用均匀化理论，从微观力学行为推导出宏观力学行为

虚拟试验可以与结构求解器联合仿真，实时交换材料数据，使仿真更精确

MD 跌落联合仿真

MD 切削联合仿真

MD 冲击联合仿真与试验

Altair 复合材料工作流程

可视化检查与数值模型关联的工程数据

按 “ by Thickness” 着色显示

单元法向

材料方向

Ply 方向

Ply 扩展

CAD 数据导入

铺层几何

铺层层叠次序  层合板

主坐标系

铺层厚度

铺层方向

工艺仿真数据

Drape 数据  表 ( Fibersim )

模流方向张量

材料属性

Altair 复合材料工作流程

手动 / 自动铺层工艺仿真，铺覆仿真可获得：

纤维方向偏角，剪切角及厚度，铺层展开形状

支持的物理过程

充型 (F)

保压 (P)

冷却 ( C )

翘曲 (W)

全过程 (F + P + C + W)

冷却 + 翘曲

充型 + 保压 + 翘曲

瞬态模具冷却

纤维定向

热流道分析

增强型注塑单胞

非均相各向异性 结构响应
增强型 注塑成型材料力学行为

短切纤维单胞

各向异性

材料属性

单胞力学行为

纤维取向张量

非均匀几何 / 方向分布
单根纤维的

概率方向

取向张量可以来自 ;

1. 试验设备 (CT 扫描等 )

2. 注塑仿真 3. 工程经验

纤维取向

多尺度材料模型

线性或非线性分析模型，考虑弹性和非弹性状态下的完整各向异性

基于铺层的失效准则

ILS 层间剪切失效分析

失效模式与临界层预测

基于解析法 FPF 首层失效分析和 DLF 逐层失效分析

基于有限元渐进失效分析（隐式 / 显式）

夹层板芯层剪切失效与 皮层 屈曲分析

机翼前缘鸟撞模拟

驾驶舱前风挡玻璃鸟撞模拟

钢球冲击复材模拟

复材冲击

Altair 复合材料工作流程

初始设计空间

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2

3

初始设计

Final Design

复材自由尺寸优化

What are the most efficient ply shapes?

复材尺寸优化

How many plies of each ply shape to meet engineering targets?

复材铺设顺序

What is the exact stacking sequence to meet manufacturing requirements?

铺层设计

Determines ply shapes

复合材料单个铺层 (PLY) 响应

应力响应

应变响应

失效响应

Hill

Hoffman

Tsai-Wu

Hashin

Puck

Max strain

…

复合材料自动铺带工艺

预浸带铺层工艺

材料利用率

纤维的断开及纤维方向的改变

平面及曲面结构

适用于大型结构，如机翼主梁

可定义带宽和最小长度

最小和最大层合板总厚度

单个角度铺层最小和最大厚度

单个角度铺层最小和最大厚度百分比

各个角度铺层间厚度相关性

连续相同角度铺层数不能超过 3 或 4 层

45 度和 -45 度铺层数相等

表面铺层

复材铺层的 drop-off 约束

减少由于应力集中造成的层间分离破坏

可定义厚度或某方向上的 drop off

可依据 drop off 的角度或厚度来定义约束

在复合材料自由尺寸优化中有效（基于单元的）

在复合材料尺寸优化中有效（基于属性或铺层的）

铺层形状生成

基于 FE 的铺层需要手动调整

OSS mooth 可自动处理铺层形状

光滑铺层形状边界，处理铺层中的碎片

未连接的铺层区域可创建为单独的铺层

OptiStruct 尺寸优化模型自动重建

去除小于 0.001 ( 按面积比例 )

优化得到铺层形状

去除小于 0.003 ( 按面积比例 )

Model Representation

Composite free size optimization – optimized

ply shapes

Ply shape interpretation

Ply sizing optimization – optimized ply thicknesses

Ply stacking sequence optimization

Altair 复合材料工作流程

ESAComp

复合材料梁，板，粘胶 / 机械连接的设计与校核

线性分析，非线性分析，屈曲分析，首层失效 / 逐层失效分析

内嵌基于概率分析的层合板设计

原始几何模型

有限元模型

典型计算区域

典型结构单元

复杂区域

结构样式探测

结构属性

有限元模型拓展

载荷提取

选择评估区域

探测结构单元

以 set 方式组织结构单元

赋予结构单元属性

评估计算

找到临界安全裕度

结果显示及解读

探测工具

方法及工况管理

评估及结果可视化

创建评估方法

材料许用值

几何模型参数

集成半解析评估公式

Python

OML

选择评估工况

提取载荷

探测钉群

使用 JointLoad

提取剪力

提取轴向力

导出到 Excel

链接评估方法

剪切安全裕度

剪力

云图显示

剪力

Min RF

自动检测梁区域

赋予结构属性

提取力和力矩

设置计算准则

云图显示

方法输入

方法输出

映射载荷到 FBD 截面

结果汇总

工况包络

单元或结构单元

检测复材板

创建 First Ply Failures 方法

激活多种失效准则

检查材料许用值

从 Metadata 中读取

面外许用值

显示安全系数

标记最危险工况

通用结构单元

单元集合

自由体截面

施加任意形式的公式

支持访问 element/prop/mat

支持通用结构单元属性

支持 metadata

结果汇总

Up-front

后续处理

Altair 提供完整的复合材料一站式解决方案

从微观材料到宏观材料

从工艺仿真到结构仿真

从优化设计到强度校核

全流程仿真平台