复合材料
模拟和优化复合材料铺层，求解层合板的应力和应变，并准确地预测失效。
实际上，工程复合材料已经有数千年的使用历史。土坯砖就是用泥和稻草混合制成的。正是每一种材料的物理特性的组合赋予了复合材料诸多物理特性。而今天先进的复合材料，比如碳纤维，将轻量化、坚固、耐用和耐热的综合性能结合在一起。如今，用复合材料(代替铝和钢等金属)设计和生产的零部件和产品的好处得到了许多行业的认可。
复合材料被定义为“工程材料”，在重量和性能方面为产品制造商提供了一些优势。然而，与金属等普通材料相比，它们在产品设计中也面临着一些挑战。分层、微裂纹导致最终失效，以及其他一些在金属材料的设计中不需要考虑的机制，但对复合材料却是非常重要的因素。由于制造过程漫长而昂贵，物理原型制造的实用性甚至更低。如果没有正确的CAE工具，选择合适的材料可能既耗时又耗资源。
MSC Software在复合材料方面的广泛解决方案，可以协助客户分析和增强复杂的复合材料设计。MSC提供的工具适用于多种类型的复合材料，包括高级复合材料、夹层板、塑料、纳米复合材料、硬质金属等。
MSC软件用于多种类型的复合建模：
- 碳纤维增强复合材料
- 复合铺层设计
- 内聚力模型
- 固化和收缩
- 破坏公差
- 分层
- 用Laminate Modeler进行铺敷分析
- 疲劳分析
- 剪切搭接头分析
- 初始层失效- Hill, Tsai-Wu, Hashin, Puck等
- 蜂窝夹层结构
- 宏观力学分析
- 微观力学分析
- 复合材料结构的多尺度建模
- 非线性行为
- 颗粒增强材料
- 渐进失效
- 回弹
- 纳米复合材料
- 铺层结构应力分析
- 温度依赖性
- 虚拟裂缝闭合技术
行业用户
- 航空航天与国防：发动机舱，副翼，雷达罩，飞机面板，地板，门，防热罩，机翼结构，方向舵，直升机机身，旋翼叶片，弹道保护。
- 汽车：车身面板，底盘，保险杠，刹车转子，驾驶舱，装饰，仪表盘。
- 消费品：体育用品，包装，电子系统散热器，自行车框架，头盔，家具，建筑材料。
- 能源：风力涡轮机叶片，太阳能电池板，近海结构，包括厚壁管，海底管道和储罐。
- 医疗：义肢，矫形，负重植入物，外科设备，内镜/腹腔镜设备，抽吸/冲洗装置。
在设计阶段识别和处理制造问题，可为后续环节节省大量的成本。
例如，许多复合材料组件需要在曲面上覆盖多层。这会导致材料剪切、拉伸过大和纤维取向发生明显变化。过度的剪切会导致制造困难，如果纤维偏离了预期的方向，就会导致结构性能降低。
利用MSC算法，通过帮助预测单向和编织层在弯曲和复杂表面周围悬垂时的纤维方向和剪切，可以解决该问题。
通过MSC Software的解决方案，您可以研究复合材料结构在整个载荷谱的性能。支持进行线性和非线性分析，准确地预测这些结构的响应。
- 线性和非线性静力学
- 线性和非线性瞬态
- 正交模态
- 屈曲
- 直接或模态频率响应
- 直接或模态复特征值
- 直接或模态瞬态响应
- 传热
- 热力学分析
简单易用的接触设置可为您节省大量的建模工作，同时可以满足复合结构设计中所需的鲁棒性和准确性。
由于复合材料的非均匀性和层状性质，多种失效机制影响复合材料在使用过程中的性能。
损伤累积可能会逐渐导致性能下降和最终失效。
- 渐进失效分析：使用最大应力、最大应变、Hill、Hoffman、Tsai-Wu、Hashin、Puck、Hashin- tape或Hashin- fabric等多种失效标准，预测材料的损伤进展。
- 分层：利用粘聚区建模技术分析层间粘结的弱化和破坏。
- 裂纹扩展：利用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)模拟裂纹扩展，以设计具有更好裂纹扩展阻力的产品。
MSC的设计优化解决方案帮助用户优化其设计，节省材料成本。
复合材料可以设计成适合特定应用。然而，物理原型的试错设计是非常昂贵的。MSC的设计优化解决方案通过最小化重量和求解个别铺层厚度和方向，帮助用户能够优化他们的设计，并节省材料成本。
通过利用包括形状、大小和拓扑优化在内的一整套优化功能，用户可以更快地进行创新。
通过Digimat对复合材料进行微观和宏观尺度的分析，计算它们的力学、热学和电学性能，用于各种后续的有限元分析。
例如，在注塑成型材料的情况下，工程师通常通过从Moldflow、3D-Sigma、Moldex3D、Simpoe或其他注塑仿真解决方案中收集材料信息和纤维方向数据来开始建模。Digimat-MAP读入了注塑网格的残余应力和温度，并插值计算到在结构有限元网格上。
而且工程师可以将这些参数导入到商用有限元分析软件中，如MSC Nastran或Marc。他们也可以使用Digimat的MF、MX、FE模块来查看复合材料及其成分的测试数据并找到更佳的候选材料。
相关产品：
- Digimat非线性多尺度复合材料与结构建模平台
- Dytran显式动力学与流固耦合
- Marc先进的非线性仿真技术
- MSC Apex统一的CAE虚拟产品开发环境
- MSC Fatigue基于FE的耐久性解决方案
- MSC Nastran多学科结构分析
- Patran完整的有限元建模解决方案
