一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow仿真的结构分析方法技术

本发明专利技术提出一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，该方法将在流模软件moldflow计算得到的纤维分布情况以及方向信息通过运行脚本文件直接导入到abaqus的网格信息中。只要保持与流模分析时的几何模型一致，研究人员可以根据自己的需求利用几何模型重新划分网格，映射完纤维方向后研究人员可以根据试验数据赋材料属性。在abaqus中完成模型边界条件施加和场变量、时间输出的定义后就可以提交Job进行计算。此种方法联合了abaqus和moldflow两种软件进行模流分析和结构分析，可以适用复杂模型和复杂工况。相较之前的方法，此种方法更加灵活，它可以不借助第三方软件，适用流模分析的网格与结构分析的网格不一致情况的同时，还可以满足研究人员对材料自定义的要求。

A structural analysis method based on ABAQUS and Moldflow for glass fiber reinforced materials

The invention provides a method for glass fiber reinforced materials and structure based on CO simulation of ABAQUS and Moldflow, the method will be calculated in the flow simulation software Moldflow and the distribution of fiber orientation information by running the script file directly into the ABAQUS grid information. As long as the geometric model and maintain consistent mold flow analysis, researchers can use their own needs according to the geometric model re meshing, mapping the fiber direction after researchers can be finished according to the test data for material assignment. In ABAQUS, the model boundary conditions can be applied to the calculation of the field variables, the time output can be submitted to the Job. This method combines ABAQUS and Moldflow two software to carry on the mold flow analysis and the structure analysis. Compared with the prior method, this method is more flexible, it can not use the third party software, grid grid and structure analysis for mold flow analysis of the inconsistent situation at the same time, can also satisfy the requirements of custom materials researchers.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及针对玻纤增强材料的结构分析方法，具体为一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法。
技术介绍
当前，研究纤维增强复合材料已经成为国际上重视的技术问题，在军用方面：飞机、火箭、人造卫星、舰艇、等军事装备都逐渐形成百分百复合材料制造；在民用方面：复合材料在运输工具、建筑结构、医疗仪器等领域已经发挥了重要的作用。纤维复合材料根据构造形式分为：单层复合材料、层叠复合材料、短纤维复合材料。短纤维复合材料其主要应用领域是汽车行业，可用于结构零件的制造；也可以用于飞行器内部非结构件的制造；纤维赋予制品良好的热力学性能，短纤维复合材料也适用于制造靠近热源的器件。另外在电气电子和家用器具方面也应用广泛。不同复合材料有不同的制造方法，注塑成型是短纤维复合材料一种重要加工方法。在注塑成型过程中，纤维随着基体一起在模具型腔中流动，使短纤维在不同的位置产生不同的取向，从而使成型后的材料和制品中的不同位置呈现不同的微观结构。在成型过程中，熔体温度、注射压力、模具型腔形状和加工工艺参数都会对纤维的最终状态产生影响。除此之外，也可以通过组分材料的选择和匹配获得具有不同微观结构及力学性能的复合材料。为了将短玻纤增强材料更好的应用到生活中，对于短玻纤增强材料力学性能的研究就显得日益重要。现今对于短纤维增强制品的主要研究方法主要分为以下三种方法：(1)短纤维增强制品一般通过注塑成型，Moldflow对注塑过程中基体的流动过程及其产生结果进行了比较全面考虑，所以在Moldflow中就可以进行填充、保压、冷却、翘曲、纤维取向等各方面分析。(2)联合Abaqus和Mlodflow两种软件进行模流分析和结构分析。因为注塑制品的结构分析并不能依靠一般注塑CAE进行，还需要其他优秀的结构分析软件，Abaqus早已经成为业内公认的功能最强的通用优秀有限元，abaqus有直接和moldflow的接口，所以可以直接通过联合Abaqus和Mlodflow两种软件进行模流分析和结构分析，也成为预测和验证对短纤维增强复合材料力学性能的有效手段。(3)联合Abaqus、digimat和Mlodflow三种软件进行模流分析和结构分析。首先应用Moldflow获得纤维在结构中分布情况以及方向信息；然后应用Digimat实现纤维方向数据的映射；最后应用Abaqus进行结构的有限元分析。然而目前的三种方法又存在一些问题：对于第一种方法，由于Moldflow不是专业的结构分析软件，所以通过Moldflow只能针对简单模型进行一些简单的结构分析，有时并不能得到研究人员想要的分析结果；对于第二种方法，联合Abaqus和Mlodflow两种软件进行模流分析和结构分析，虽然相较第一种方法，可以对复杂结构进行结构分析，然而应用这种方法需要abaqus和moldflow软件版本的完全匹配，这样对于使用者的硬件要求较为苛刻，并且这种映射方法对于分析模型的网格有严格的要求，灵活性不高；对于第三种方法借助第三方软件digimat，因为引入了三方软件使计算方法变得复杂并且耗费更多的资金，并且这种方法是根据材料包含的两相推测出来的材料本构映射到结构网格中，实际工艺制作的材料的力学性能与预测的结果并不一致，将预测的结果带入到结构中进行结构分析并不准确。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提出了一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，该方法将在流模软件moldflow计算得到的纤维分布情况以及方向信息通过运行脚本文件直接导入到abaqus的网格信息中。为了提高计算效率，只要保持与流模分析时的几何模型一致，研究人员可以根据自己的需求利用几何模型重新划分网格，映射完纤维方向后研究人员可以根据试验数据赋材料属性，研究人员也可以通过编写子程序赋材料属性。在abaqus中完成模型边界条件施加，和场变量，时间输出的定义后就可以提交Job进行计算。此种方法联合了abaqus和moldflow两种软件进行模流分析和结构分析，可以适用复杂模型和复杂工况。相较之前的联合方法，此种方法更加灵活，它可以不借助第三方软件，适用流模分析的网格与结构分析的网格不一致情况的同时，还可以满足研究人员对材料自定义的要求。本专利技术的技术方案为：所述一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将含有玻纤增强材料结构的几何模型导入moldflow软件中进行流模分析，得到纤维在玻纤增强材料结构中的分布情况，并通过abaqus软件和moldflow软件的接口将所述分布情况导出为abaqus软件可识别的文件；所述分布情况包括玻纤增强材料结构中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤2：在abaqus软件中按照结构分析的要求对含有玻纤增强材料结构的几何模型重新划分网格，并导出重新划分的网格信息；所述重新划分的网格信息包括重新划分网格中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤3：在abaqus软件中对步骤2重新划分的网格B与步骤1进行流模分析的网格A进行信息匹配：所述信息匹配过称为：从网格A的第一个单元开始，和网格B的每个单元进行匹配分析，匹配标准是判断两个进行匹配的单元形心坐标距离是否小于设定阈值；根据匹配结果，将网格A中单元的纤维方向信息赋给网格B中匹配的单元；步骤4：对经过步骤3处理后的网格B在abaqus中进行结构分析。进一步的优选方案，所述一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，其特征在于：步骤3中，在abaqus软件中通过批量操作方法，对步骤2中重新划分的网格B与步骤1中进行流模分析的网格A进行信息匹配。进一步的优选方案，所述一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，其特征在于：步骤3中，根据匹配结果，将网格A中单元的纤维方向信息赋给网格B中匹配的单元过程中，若网格A中的一个单元匹配网格B中的多个单元，则将网格A中单元的纤维方向信息赋给网格B中匹配的多个单元，若网格A中多个单元匹配网格B中的一个单元，则根据体积加权平均方法对网格A中多个单元的纤维方向信息进行计算后赋予网格B中匹配的单元。有益效果根据本专利技术，可以不借助第三方软件，在流模分析的网格与结构分析的网格不一致情况下，将流模分析的单元方向信息导入到进行结构分析的单元中；同时还可以满足研究人员对材料自定义的要求，并在abaqus进行复杂模型和复杂工况结构分析。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1：本专利技术的原理框图；图2：本专利技术的流程图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。本专利技术主要针对目前对短纤维增强制品研究方法存在的问题，提出了一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，该方法将在流模软件moldflow计算得到的纤维分布情况以及方向本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将含有玻纤增强材料结构的几何模型导入moldflow软件中进行流模分析，得到纤维在玻纤增强材料结构中的分布情况，并通过abaqus软件和moldflow软件的接口将所述分布情况导出为abaqus软件可识别的文件；所述分布情况包括玻纤增强材料结构中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤2：在abaqus软件中按照结构分析的要求对含有玻纤增强材料结构的几何模型重新划分网格，并导出重新划分的网格信息；所述重新划分的网格信息包括重新划分网格中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤3：在abaqus软件中对步骤2重新划分的网格B与步骤1进行流模分析的网格A进行信息匹配：所述信息匹配过称为：从网格A的第一个单元开始，和网格B的每个单元进行匹配分析，匹配标准是判断两个进行匹配的单元形心坐标距离是否小于设定阈值；根据匹配结果，将网格A中单元的纤维方向信息赋给网格B中匹配的单元；步骤4：对经过步骤3处理后的网格B在abaqus中进行结构分析。

【技术特征摘要】
1.一种针对玻纤增强材料并基于abaqus和moldflow联合仿真的结构分析方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：将含有玻纤增强材料结构的几何模型导入moldflow软件中进行流模分析，得到纤维在玻纤增强材料结构中的分布情况，并通过abaqus软件和moldflow软件的接口将所述分布情况导出为abaqus软件可识别的文件；所述分布情况包括玻纤增强材料结构中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤2：在abaqus软件中按照结构分析的要求对含有玻纤增强材料结构的几何模型重新划分网格，并导出重新划分的网格信息；所述重新划分的网格信息包括重新划分网格中所有单元的节点信息和单元信息以及单元体积大小；步骤3：在abaqus软件中对步骤2重新划分的网格B与步骤1进行流模分析的网格A进行信息匹配：所述信息匹配过称为：从网格A的第一个单元开始，和网格B的每个单元进行匹配分析，匹配标准是判断两个进行匹配的单元...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄涛，赵书熠，龚耀华，张龙，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61