SS-T：1076 弯曲复合材料

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 中为弯曲和突出几何体创建层压板
    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：
  • 机身.x_b

图 1 显示了本教程使用的机身模型。机身的纵梁和蒙皮作为 CAD 曲面导入，而框架则是作为实体薄片导入。在本教程中，您将为弯曲的蒙皮和突出的纵梁制作层压板。

图 1.


激活导入实体和蒙皮

  1. 启动新 SimSolid 会话。
  2. 在主菜单中，点击 Settings > Geometry Import settings。
  3. 将分辨率设置为 Fine。
  4. 对于导入几何体类型，从下拉菜单中选择 Solids and skins。
  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 Fuselage.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 9 个蒙皮零件。
  2. 要隔离 9 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。

为纵梁创建层压板

  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，请从项目树或模型视窗中选择一个 stringer 零件。
  3. 对于 Stack direction，从下拉菜单中选择 Top。
    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。
  4. 点击 Reference direction (R-dir). 下的 Edit 。
    1. 确保 X、Y、Z 轴分别设置为 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，参考方向沿所选蒙皮的较长边，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. 要添加板层，请点击板层堆栈部分中的 Add ply。添加 3 个板层。
  6. 将板层 1、2 和 3 的厚度分别更改为 0.1mm、0.2mm 和 0.2mm。
    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。
  7. 点击 Select Material 即可为所有三个板层施加材料。
    1. 在将材料施加于层压板层对话框中，选择 Material database 单选按钮。
    2. 从列表中选择 Composite，然后点击 Apply material。
  8. 将板层 1、2 和 3 的 Orientation 分别设置为 0、45、90 度。
  9. 查看对话框底部显示的总 Stack thickness 和 Approximate stack mass。
  10. 点击确定。
图 4.


为机身蒙皮创建层压板

  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，请从项目树或模型视窗中选择名为 Skin 的零件。
  3. 点击 Reference direction (R-dir). 下的 Edit 。
    1. 确保 X、Y、Z 轴分别设置为 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，参考方向沿所选蒙皮的较长边，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。
  4. 对于 Stack direction，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. 要添加板层，请点击板层堆栈部分中的 Add ply。添加 4 个板层
  6. 将板层 1、2、3 和 4 的厚度分别更改为 0.2mm、0.3mm、0.3mm 和 0.2mm。
    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。
  7. 点击 Select Material 即可为所有三个板层施加材料。
    1. 在将材料施加于层压板层对话框中，选择 Material database 单选按钮。
    2. 从列表中选择 Composite，然后点击 Apply material。
  8. 将板层 1、2、3 和 4 的 Orientation 分别设置为 0、90、0 和 90 度。
  9. 可选： 选择 Show ply orientation 即可查看向层压板施加的方向。
    图 5.


  10. 查看对话框底部显示的总 Stack thickness 和 Approximate stack mass。
  11. 点击确定。
图 6.


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。

创建铆钉

  1. 在连接工作台中，点击 Virtual connectors > Rivets。
  2. 在铆钉对话框中，选择 Import rivets from .csv 单选按钮。
  3. 点击 Import。
  4. 从文件资源管理器中选择 Rivets.csv 文件。
  5. 点击确定。
图 7.


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 8.


  5. 点击确定。
  6. 在分析工作台中，点击 Pressure > Uniform Pressure。
  7. 选择蒙皮零件的内表面，然后输入 0.5 MPa。
  8. 点击确定。
图 9.


编辑 的求解设置

  1. 在项目树的分析分支中，双击 Solution settings。
  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
SimSolid 会运行设计研究 1 中的分析。结束后，每个分析的结果分支将显示在项目树中。

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。