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abaqus复合材料微观单胞RVE模型三种材料的周期性网格划分并计算E11,E22,E33,G12,G13和G23等效弹性模量和剪切模量。
刚折腾完Abaqus复合材料RVE建模必须把踩过的坑给大家盘一盘。
这次搞的是包含基体、纤维、界面相的三相材料单胞模型目标是算出六个方向的等效模量。
重点说周期性网格和边界条件这两个要命的部分。
先上硬货——模型分区域划网格才是王道。
纤维用六面体扫掠网格基体用四面体自由网格界面相用扫掠切分图1。
注意了划完网格必须检查相邻区域的节点是否重叠用这个Python片段快速验证mdb.models[Model-1].rootAssembly surf_nodes assembly.surfaces[Fiber_Surf].nodes base_nodes assembly.surfaces[Matrix_Surf].nodes for n1, n2 in zip(surf_nodes, base_nodes): if abs(n
coords[0] - n
coords[0]) 1e-6: print(节点不匹配警告坐标差:, n
coords - n
coords)材料属性设置别手软纤维用engineering constants各向异性参数基体用各向同性。
关键在界面相——建议用cohesive behavior里的traction-separation定律厚度设成
001mm防止数值奇异。
abaqus复合材料微观单胞RVE模型三种材料的周期性网格划分并计算E11,E22,E33,G12,G13和G23等效弹性模量和剪切模量。
周期性边界条件才是核心难点。
X方向拉伸工况为例用方程约束把对应面的位移锁死# 创建主从面节点对 master_nset assembly.sets[X_Master] slave_nset assembly.sets[X_Slave] # 施加位移约束方程 for m_node, s_node in zip(master_nset.nodes, slave_nset.nodes): m_dof (m_node.label-
*3 1 # U1自由度编号 s_dof (s_node.label-
*3 1 eq_str f
0*U_{m_dof} -
0*U_{s_dof} 0 mdb.models[Model-1].Equation(namefEqX_{m_node.label}, equationeq_str)这里有个骚操作——用节点编号自动生成约束方程比手动选点高效十倍。
注意节点必须预先按相同顺序排列不然方程会乱套。
算完六个工况后用这个脚本自动提取等效模量# 读取平均应力和应变 from odbAccess import openOdb odb openOdb(Job-
odb) frame odb.steps[Step-1].frames[-1] S_avg frame.fieldOutputs[S].values[0].data # 应力张量 E_avg frame.fieldOutputs[E].values[0].data # 应变张量 # 计算E11等效模量 E11 S_avg[0]/E_avg[0] if abs(E_avg[0])1e-8 else 0 print(fE11等效模量{E11/1e3:.2f} GPa)特别注意应变接近零时要加判断否则会出现除以零的报错。
建议每个模量单独建分析步避免交叉干扰。
最后给个实测数据参考碳纤维/环氧树脂体系E11能到180GPa左右G23通常最低只有
GPa。
如果结果偏离太大先查界面相参数是否合理再检查周期性约束是否漏节点——这两个坑至少耗了我三天时间...