结构力学仿真软件：ABAQUS：ABAQUS复合材料结构分析技术教程.pdf
结构力学仿真软件：ABAQUS：ABAQUS复合材料结构分析
技术教程
1绪论
1.1复合材料的基本概念
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学方法组合
而成的新型材料。这些材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材
料具有优于单一材料的特性，如更高的强度、更好的耐热性、更轻的重量等。
复合材料的结构力学分析，尤其是对于层压复合材料，需要考虑材料的各向异
性、层间效应以及损伤机制等复杂因素。
1.2ABAQUS软件简介
ABAQUS是一款功能强大的有限元分析软件，广泛应用于结构力学、热力
学、流体力学、电磁学等领域的仿真分析。在复合材料结构分析方面，ABAQUS
提供了丰富的材料模型和分析工具，能够精确模拟复合材料的非线性行为、损
伤演化以及失效模式。ABAQUS的复合材料分析模块支持多种复合材料模型，
包括层压复合材料、纤维增强复合材料等，能够进行静态、动态、热力学和疲
劳等多物理场耦合分析。
2复合材料的建模与分析
2.1材料属性定义
在ABAQUS中，复合材料的材料属性可以通过Material命令来定义。例如，
定义一种各向异性材料，可以使用以下代码：
#定义各向异性材料属性
fromabaqusimport*
fromabaqusConstantsimport*
fromodbAccessimport*
session.Viewport(name=Viewport:1,origin=(0.0,0.0),width=128.0,height=96.0)
session.viewports[Viewport:1].makeCurrent()
session.viewports[Viewport:1].maximize()
#创建材料
myModel=mdb.models[Model-1]
1
myMaterial=myModel.Material(name=CompositeMaterial)
#定义各向异性弹性属性
myMaterial.Elastic(type=ANISOTROPIC,table=((100000.0,0.3,0.3,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0,0.0),))
#定义损伤模型
myMaterial.DamageInitiation(table=((0.001,0.001),))
myMaterial.DamageEvolution(type=ENERGY,table=((1.0,0.0),))
上述代码中，我们首先创建了一个名为CompositeMaterial的材料，然后定
义了其各向异性的弹性属性和损伤模型。各向异性弹性属性通过一个9元素的
元组来定义，分别对应于材料在不同方向上的弹性模量和泊松比。
2.2结构建模
ABAQUS支持通过Part命令创建复合材料结构模型。例如，创建一个层压
复合材料板：
#创建层压复合材料板
myPart=myModel.Part(name=CompositePlate,dimensionality=THREE_D,type=DEFORMABLE_
BODY)
#创建参考点
myPart.ReferencePoint(point=(0.0,0.0,0.0))
#创建壳单元
myPart.Shell(sketch=mySketch,material=CompositeMaterial,thicknessType=UNIFORM,thicknes
s=0.1,
thicknessField=,nodalThicknessField=,poissonDefinition=DEFAULT,
thicknessModulus=None,temperatureDependency=OFF,dependencies=0,
offset=0.0,offsetType=MIDDLE_SURFACE,offsetField=,
offsetFactor=None,temperature=GRADIENTS,useDensity=OFF,
integrationRule=SIMPSON,numIntPts=5)
在创建复合材料结构模型时，需要指定材料属性、厚度、单元类型等参数。
壳单元是复合材料结构分析中常用的