基於ANSYS的複合材料有限元分析和應用(第2版)（簡體書）

復合材料是一大類新型材料，其強度高、剛度大、重量輕，並具有抗疲勞、減振、耐高溫、可設計等一系列優點，近50年來，在航空航天、能源、交通、建筑、機械、信息、生物、醫學和體育等工程和領域日益得到廣泛的應用，特別是風力發電、民用航空和汽車工業的應用。隨著各種新型復合材料的開發和應用，復合材料力學已形成獨立的學科體系並蓬勃發展。國內外不少高等院校已將“復合材料力學”列為力學專業及相關的理工科專業本科生和研究生的必修課和選修課。

ANSYS軟件具有全面的復合材料設計分析功能。自本書第一版出版以來，ANSYS軟件已經發布了多個大版本。在復合材料功能方面，為滿足最新的復合材料設計需求做了多方面的提升。主要包括：文件格式改變，軟件效率提升；場變量插值材料性能，模擬空間、溫度、固化度場對力學性能的影響；選擇規則功能提升，實現更加靈活的鋪層定義；拉伸實體精度提升；導入實體鋪層映射；材料結構一體化設計；更加完善的Python腳本功能。

為使讀者全面掌握ANSYS復合材料的最新進展，將其更好地應用到研究和產品設計工作中，作者基於多年ANSYS軟件應用推廣的經驗，以及近年從事風電葉片設計分析的經歷，從3個方面對本書進行了更新。首先，在第1章中，介紹了ANSYS 18.0以來ACP模塊的重要新功能。其次，在第2至第5章中，系統全面地更新了ANSYS ACP的詳細功能。最後，系統地介紹了ANSYS軟件5種典型應用場景和12個應用案例。

本書適用於5種常用的復合材料設計分析應用場景：基於殼模型的復合材料設計分析，場變量相關的材料性能對結構行為的影響分析，基於拉伸實體進行復合材料設計分析，基於導入實體模型的復合材料設計分析，材料產品一體化設計。

在新版本出版之際，感謝中材科技風電葉片股份有限公司魯曉鋒總監在工作中的指導，感謝唐金錢、張顏明、王艷、周帆等同事在工作中的幫助和支持。感謝北京航空航天大學能源與動力工程學院柳愷騁、陳立強在本書編寫過程中給予的幫助。

由於時間倉促，加之本書內容新、涉及面廣及作者水平有限，書中不足之處在所難免，懇請廣大讀者批評指正。

編 者

2020年6月

前言 第1章 基礎知識·· 1 1．1 復合材料概論·· 1 1．2 ANSYS軟件·· 121．3 ACP模塊·· 201．4 ACP新功能·· 291．5 歷史版本ACP項目遷移·· 30第2章 快速入門·· 32 2．1 圖形用戶界面·· 32 2．2 平臺運行模式·· 432．3 獨立運行模式·· 51 2．4 入門練習·· 53 第3章 用戶手冊·· 89 3．1 詳細功能·· 893．2 後處理·· 189 3．3 程序接口·· 196第4章 復材建模·· 201 4．1 T型接頭建模·· 201 4．2 局部加強建模·· 203 4．3 邊倒角和錯層·· 2044．4 變厚度芯材·· 2064．5 可制造性分析·· 2094．6 鋪層書生成·· 2124．7 拉伸實體建模·· 2134．8 復合材料可視化·· 2164．9 復合材料失效準則·· 219 4．10 模型單元選擇·· 220 4．11 變材料數據·· 220 第5章 典型應用·· 223 5．1 復合材料殼模型分析·· 223 5．2 拉伸實體模型分析·· 2275．3 變材料數據分析·· 2315．4 導入實體模型分析·· 2375．5 材料產品一體化設計·· 242 第6章 應用案例·· 247 6．1 衝浪板靜力分析·· 247 6．2 T型接頭鋪層定義·· 2686．3 選擇規則使用·· 2836．4 實體模型裝配·· 2896．5 拉伸實體建模·· 3036．6 導入實體建模·· 3096．7 復合材料模型參數化·· 3196．8 ACP腳本應用·· 3266．9 復合材料子模型應用·· 3366．10 鋪敷性分析·· 3526．11 漸進損傷模擬·· 3596．12 分層脫膠模擬·· 365附錄A 英美制單位與標準國際單位的換算 關係·· 372 附錄B 波音787（夢幻飛機）·· 374 附錄C 復合材料術語·· 378 附錄D ANSYS軟件術語·· 383 參考文獻 385