SS-T：1075 复合材料

教程级别：中级

目的
SimSolid 执行无网格结构分析，适用于全功能零件和装配，容忍几何缺陷，并在几秒钟至几分钟内运行。在本教程中，您将执行以下操作：
  • 学习如何在 SimSolid 中创建层压板和薄片
    注： 版本 2025.1 支持平面、弯曲和旋转零件上的正交各向异性材料层压板。
模型描述
本教程需要以下模型文件：
  • WingPanel.x_b

图 1 显示了本教程使用的机翼面板模型。机翼面板的筋作为 CAD 曲面导入。在本教程中，您将为机翼面板的筋创建层压板。

图 1.


激活导入蒙皮

  1. 启动新 SimSolid 会话。
  2. 前往 Settings > Geometry Import settings。
  3. 将 Resolution 设置为 Fine。
  4. 对于导入几何体类型，确保 Solids and skins 选项已选中。如果没有选中，请从下拉菜单中选择。
  5. 点击确定。

导入几何模型

  1. 启动新 SimSolid 会话。
  2. 点击 Import from file。
  3. 在打开几何体文件对话框中，选择 WingPanel.x_b。
  4. 点击 Open。
    装配将加载到模型视窗中。

查看 CAD 装配

  1. 右击项目树中的装配，然后选择 Info。
    将打开装配信息对话框，显示 17 个蒙皮零件。
  2. 要隔离 17 个蒙皮零件，右击装配，然后选择 Show > Skins。
    图 2.


创建正交各向异性材料

  1. 在主菜单中，点击 Settings > Material database。
  2. 确保 View materials from 已设为 Material database。
  3. 右击 Generic Materials，然后在右键菜单中选择 Add material。
  4. 输入下图中显示的材料名称和值。
    图 3.


  5. 点击 Apply。
  6. 点击 Save。

为大筋创建层压板

  1. 在工作台中，点击 Create Laminate 。
  2. 要在创建层压板对话框中添加蒙皮，请在项目树或模型视窗中从 Ribs1 中选择一个零件。
  3. 要添加所选筋的所有实例，请选中 Include all instances 复选框。
  4. 对于 Stack direction (S-dir)，从下拉菜单中选择 Bottom。
    顶视图
    沿着参考平面的方向堆叠板层，如图所示。
    底视图
    与顶部相同，但在其参考平面的另一个方向上。
  5. 点击 Reference direction (R-dir) 下的 Edit 。
    1. 确保 X、Y、Z 轴设置为 [0,0,-1]。
      注： SimSolid 会根据所选蒙皮自动选取轴。凸出零件的参考方向沿其长度方向设置，弯曲零件的参考方向则与旋转轴平行。对于平面零件，参考方向可平行于其最长边，而且可以进行编辑。参考方向不能设置为垂直于选定的蒙皮。
    2. 点击 OK。
  6. 要添加板层，请点击板层堆栈部分中的 Add ply。
  7. 将板层 1 的厚度更改为 0.75mm。
    注： 可以通过双击相应的字段来编辑板层堆栈部分中的每个字段。
  8. 点击 Select Material 即可施加材料。
  9. 在将材料施加于层压板层对话框中，选择 Material database 单选按钮。
  10. 从列表中选择 Composite，然后点击 Apply material。
  11. 将 Orientation 设置为 0 度。
  12. 创建额外板层。
    1. 要添加板层 2，请点击 Add ply。厚度输入 0.75mm，重复步骤 8、9 和 10，将材料设置为 Composite。
    2. 将 Orientation 设置为 90 度。
    3. 选择板层 1 和板层 2，并复制粘贴，即可在堆栈中添加与板层 1 和板层 2 属性相同的更多板层。
  13. 将复制的板层重新命名为板层 3 和板层 4。
  14. 查看对话框底部显示的总 Stack thickness 和 Approximate stack mass。
  15. 点击 OK 创建层压板。
图 4.


为小筋创建层压板

  1. 在工作台中，点击 Create Laminate 。
  2. 要在创建层压板对话框中添加蒙皮，请在项目树或模型视窗中从 Ribs2 中选择一个零件。
  3. 要添加所选筋的所有实例，请选中 Include all instances 复选框。
  4. 点击 Reference material orientation 下的 Edit 。
    1. 确保 X、Y、Z 轴设置为 [0,0,-1]。
      注： SimSolid 会根据所选蒙皮自动选取轴。凸出零件的参考方向沿其长度方向设置，弯曲零件的参考方向则与旋转轴平行。对于平面零件，参考方向可平行于其最长边，而且可以进行编辑。参考方向不能设置为垂直于选定的蒙皮。
    2. 点击 OK。
  5. 对于 Stack direction (S-dir)，从下拉菜单中选择 Bottom。
    顶视图
    沿着参考平面的方向堆叠板层，如图所示。
    底视图
    与顶部相同，但在其参考平面的另一个方向上。
  6. 要添加板层，请点击板层堆栈部分中的 Add ply。
  7. 将板层 1 的厚度更改为 0.4mm。
    注： 可以通过双击相应的字段来编辑板层堆栈部分中的每个字段。
  8. 点击 Select Material 即可施加材料。
  9. 在将材料施加于层压板层对话框中，选择 Material database 单选按钮。
  10. 从列表中选择 Composite，然后点击 Apply material。
  11. 将 Orientation 设置为 45 度。
  12. 创建额外板层。
    1. 要添加板层 2，请点击 Add ply。厚度输入 0.6mm，重复步骤 8、9 和 10，将材料设置为 Composite。
    2. 将板层 2 的 Orientation 设置为 -45 度。
    3. 选择板层 1 和板层 2，并复制粘贴，即可在堆栈中添加与板层 1 和板层 2 属性相同的更多板层。
  13. 将复制的板层重新命名为板层 3 和板层 4。
  14. 要重新排列各板层的顺序，请选择板层 4，然后使用上箭头 或拖放到所需的位置。
  15. 查看对话框底部显示的总 Stack thickness 和 Approximate stack mass。
  16. 点击 OK 创建层压板。
图 5.


检查层压板和连接

  1. 在项目树中，展开装配。蒙皮现在会被识别为层压板。展开层压板文件夹以查看板层及其属性。
  2. 在项目树中，展开 Connections > Precise connections。
    注： 在层压板的各板层之间自动创建精确连接。

将材料施加于剩余零件

  1. 右击项目树中的装配，然后选择 Show ➔ Parts without material。
    没有材料的零件会在模型视窗中被隔离。
  2. 在模型视窗中点击并拖动选区来选择零件。
  3. 在工作台中，点击 Apply materials。
  4. 确保选择了 Current project 的单选按钮。
  5. 选择 Aluminum，然后点击 Apply to selected parts。
  6. 点击 Close。
  7. 按 A 可在模型视窗中显示所有零件。

创建连接

  1. 在连接工作台上，点击 Automatic connections 。
  2. 将默认 Gap 和 Penetration 容差设置为 1mm。
  3. 确保分辨率设置为 Normal。
  4. 点击 OK 以创建连接。

创建结构分析

  1. 在主窗口工具栏中，点击 Structural Analysis > Structural Linear。
  2. 在分析工作台中，点击 Immovable Support。
  3. 在对话框中，确认已选中 Faces 单选按钮。
  4. 在模型视窗中，从蒙皮的所有四个侧面选择面。
    图 6.


  5. 点击确定。
  6. 在分析工作台中，点击 Gravity。
  7. 将 Load vector directions 设置为 [0,-1,0]，将 Amplification factor 设置为 5。
  8. 点击确定。

编辑 的求解设置

  1. 在项目树的分析分支中，双击 Solution settings: for Structural 1。
  2. 在求解设置对话框中，对于 Adaptation，在下拉菜单中选择 Global+Local。
  3. 点击确定。

运行分析

  1. 在项目树中，打开分析工作台。
  2. 点击 Solve

查看结果

  1. 在中，选择 Structural 1 子工况。
  2. 在分析工作台工具栏中，点击 Results plot 。
  3. 选择 Displacement Magnitude。
    图例窗口会打开并显示云图。