Abaqus与Digimat复合材料建模平台的联合使用

复合材料在航天工程、高速铁路、新能源等领域得到了广泛的应用，其应用范围越来越广，结构也越来越复杂，给复合材料的理论力学分析带来了巨大的挑战。尤其在工程应用中，强度失效和断裂问题的发生，常发生在工程应用中μm量级上。在宏观尺度上，传统板材、壳体的理论分析方法已经难以满足实际需要。所以，用计算机对复合材料进行小规模分析是解决这个问题的关键。

小尺度分析复合材料的核心步骤如下：小尺度分析（μm、纳米量级)有限元模型的建立和细观力学强度失效理论。本课程主要通过Digimat建立的细观力学模型作为ABAQUS软件的预处理输入模型，在ABAQUS中实现求解计算和后处理，从而分析跨尺度下的复合材料。

微尺度、中尺度和宏观尺度模拟的层次

至于细观力学强度失效的理论，现阶段考虑基体相和界面相三个部分(通常使用0厚度的cohesive模块)。、增强相(纤维，颗粒)。因为这一块的内容是复合材料仔细分析的重点，我会在后续做一系列的专题课，在这里简单做一些我对这项工作的理解和理解。通过vumat或Abaqus自带的损伤，对基体相强度失效的处理。（brittle damage、ductile sheardamage和shear damage）为了模拟裂缝在基体中扩展的效果，去完成模块失效删除，一般考虑基体的塑性损伤较多。界面强度失效处理是将0厚度的cohesive模块模拟界面脱粘裂缝嵌入到界面相和增强相中。有些学者会考虑厚页面相，厚页面相的强度失效处理与基体相同。对于增强相来说，一般来说，我们不考虑它的强度故障，因为在实际的工程应用或科学实验中，我们很少观察到增强相的开裂，大多数故障方法是界面脱粘和基材开裂。

基材裂缝相互连接，形成完整的断口，初始界面开胶

言归正传，下面简单介绍一下Digimat软件：

Digimat是复合材料的多尺度建模和模拟软件，可对复合材料进行微观和宏观分析，预测其性能，并计算其机械、热量和电气特性。DIGIMAT由六个模块组成，它们之间的数据可以相互传递，同时，通用有限元软件可以很容易地导入数值和预处理模型。(ABAQUS、ANSYS、MARC、LS-DYNA)内部进行深入分析。依次有六个模块：

1.DIGIMAT-MF

DIGIMAT-MF是通过均匀化快速准确地预测复合材料的非线性行为。基于单胞理论，该模块将复合材料分为最小模块，并结合相关材料模型(如Drucker-prager模型等)计算复合材料的机械性能。)定制基材、增强体等材料的结构性能和增强体含量。

2.DIGIMAT-FE

DIGIMAT-FE是通过代表性单元的体内单元。（RVE）准确预测复合材料的局部或整体非线性行为。基于这个模块，我们可以创建复杂的材料3D微尺模型，并赋予结构性能和相关负载。结合商业有限元软件ABAQUS，我们可以准确实现基于外部负载的复合材料及其各种成分的相应过程。

3.DIGIMAT-MX

DIGIMAT-MX为DIGIMAT材料模型的准备、存储、提取和安全交换提供给材料供应商和终端用户。客户可以充分利用这种模式查询材料常数，进行逆向工程，即从已知的复合材料模型中寻求基材或增强体的性能。

4.DIGIMAT TO CAE

DIGIMAT TO CAE准确预测复合材料结构的性能，通过非线性多尺度模拟。为了满足用户多样化的需求，该模块可以实现有限元软件与DIGIMAT的无缝连接，使结果更加准确。

5.DIGIMAT-MAP

DIGIMAT-MAP为模具流分析和结构分析提供高效的映射功能，实现不同网格数据的交互。基于这个模块，用户可以准确地将模具流分析结果(如纤维取向、温度等信息)传递到一般的有限元模型中，从而提高有限元分析的准确性。

6.DIGIMAT-MICROSS

DIGIMAT-通过微机械材料模型，MICROSS可以快速有效地实现蜂窝夹芯结构的设计。该模块是专门为蜂窝结构设计的，可以满足风扇叶片、机翼等夹芯结构的快速设计。

MF和FE模块是我们关心的问题，因此在本课程中将重点介绍这两个模块，

通过Digimat和ABAQUS的联合使用，希望能带你掌握Digimat预处理建模案例和ABAQUS计算后处理小尺度复合材料分析的全过程。本课程的待定分为以下七章:

1.简要简单地描述Digimat

二维混凝土(石相 砂浆相 纤维相）

三维混凝土(石相 砂浆相 纤维相）

三维编织复合材料(纤维相间) 基体相）

5FRP三维细观复合材料(层内纤维取向相同)

三维泡沫金属材料(孔洞) 基体相）

7.复合材料模拟案例Abaqus细观复合材料

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