概括

在復合材料分析領域，精度至關重要，尤其是在定義纖維方向和鋪層時。Ansys ACP（Ansys Composite PrepPost）提供了強大的工具來建立參考方向，這是實現精確結構模擬的關鍵步驟。在本博客中，我們將揭開在 Ansys ACP 中創建參考方向的方法的神秘面紗，重點介紹它們的簡單性和多功能性。通過掌握這些技術，您可以用最少的輸入定義復雜的復合圖案，從而簡化您的工作流程并提高模擬的保真度。無論您是在處理簡單的設計還是多層彎曲的幾何形狀，了解參考方向都是成功的關鍵。讓我們開始吧！

創建參考方向之前的步驟：

這是前面步驟的簡短剩余部分，它們也將用于展示示例模型。

1. 創建殼幾何體和網格。在此步驟中，不要忘記在網格環境中為幾何體添加厚度值和材料。這些定義不會影響最終的復合結構。

   

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2. 在工程數據中定義材料。與復合模型中一樣，根據需要包括正交各向異性屬性和失效準則。

   

   
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3. 在 ACP 中定義織物。定義材料和厚度。

   

   
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4. 定義玫瑰花結。在 Ansys 環境中，這些被稱為坐標系。它們是創建參考方向以及初始網格的最重要輸入。要創建玫瑰花結，需要兩個軸和一個原點。

   

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參考方向：

參考方向是定義每個元素零度方向的平面內矢量。基于此方向，可以定義相對于參考具有不同方向的多個層。還可以使用定向選擇集 (OSS) 在同一個元素內定義多個參考方向。對于復雜的幾何形狀，單獨定義每個元素可能是一項艱巨的任務。

定義定向選擇集時，可以在“常規”選項卡的底部找到“參考方向”部分。“范圍”和“方向”部分允許您指定定義適用的元素集和法線方向（鋪層增長）。

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請注意“參考方向”部分的“玫瑰花結”和“選擇方法”字段。它們是本篇博文的重點。

玫瑰花結：

首先，考慮這兩個玫瑰花結（A 和 B）。兩者都與全局坐標系平行，但它們的方向均不與全局坐標系一致。?

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選擇方法：

所選方法考慮 Rosette Z 軸和元素 Z 軸（在創建殼元素時定義）之間的關系來定義參考方向。這可以從 Rosette X 軸復制或通過插值（X 軸）計算，具體取決于所選方法。

• 最小角度：選擇 Z 軸與元素法向量形成最小角度的 Rosette。在此示例中，元素與 Rosette B 之間的角度為零，而 Rosette A 的角度為 90 度。這就是參考方向（黃色向量）與 Rosette B X 軸（復制）平行的原因。還有一個與最大角度配合使用的最大角度算法選項。

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• 最小距離：選擇距離每個元素最近的玫瑰花結，并將其 X 軸方向指定為該元素的參考方向。請注意，此定義中包含了全局坐標系。最大距離選項不可用。
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• 最小距離疊加：根據距離為所有選定的玫瑰花結插入 X 軸方向。注意與最小距離的相似性。

  

最小角度疊加：為所有選定的 Rosette 插入 X 軸方向，考慮到所選坐標系由最小差異角度方向加權。為了更好地理解，考慮每個 Rosette 的 Z 軸與元素的 Z 軸（垂直于圖像）之間形成的角度，對于 Rosette A，角度為 90 度，對于 Rosette B，Z 軸重合（0 度）。在此示例中，0 度差異是最小角度，這就是為什么所有參考方向都平行于 Rosette B X 軸的原因。

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現在，對 Rosette B 進行圍繞局部 X 軸的連續旋轉，使差異角度從 0 度增加到 180 度，從而修改權重因子，從而修改參考方向。

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結論

通過掌握在 Ansys ACP 中定義參考方向的過程，您可以為更精確、更可靠的復合材料模擬奠定基礎。這種理解不僅可以改進您的設計，還可以節省工作流程中的寶貴時間。無論您是經驗豐富的分析師還是復合材料建模的新手，這些技術都可以讓您自信地應對復雜的挑戰。只要牢牢掌握參考方向，復合材料設計的創新可能性就無限。

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