catia v5复合材料设计

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1、http://shenchen.5d6d.com/thread-678-1-2.html引言*J+~&I&})z  随着航空工业的发展，复合材料的应用显得越来越重要。复合材料的设计与传统金属结构设计不同，需要考虑诸多的因素，如：多种的材料组合、材料的各向异性、材料的铺层顺序、产品的可制造性等。CATIAV5为复合材料设计提供了一整套完整而专业的解决方案，包括复合材料本体的设计、DMU/CAE分析、可制造性分析等等。本文以蜂窝夹层复合材料为例，介绍了CATIAV5对复合材料从设计、分析到制造的全过程。  @!N3

2、R3I.v2?一、蜂窝夹层复合材料简介2},

3、7b  t#Z5  蜂窝夹层结构主要由两层面板(蒙皮)中间夹以蜂窝芯材(夹芯)用胶粘剂胶接构成，具有比强度和比刚度高，抗疲劳性能好和耐腐蚀等优点，同时还具有许多特殊功能，如：减震、消音、吸音、吸收和透射电磁波、隔热以及导流和变流等功能。2{  k+W:t4s"E0L(p  因此随着航空工业的发展，蜂窝夹层结构在飞机结构上广泛应用，如：前缘、后缘翼面，襟翼，扰流片，升降舵，方向舵，整流罩，地板，隔板等均为蜂窝夹层结构。&[.C"_9?$[+W  蜂窝夹层结构件的构成

4、包括：（图1）-i)])v$Q:?*e7ka)面板；)X4c0f3

5、;i9L#`"h)/D9Z;l7qb)边缘闭合件；.v/^0g!p*l0

6、(~)[+P#T7L!fc)蜂窝夹芯。*~7R0~5S"U2U0D%?:J  航空蜂窝夹层结构多采用铝合金板或复合材料板材作面板，用铝、芳纶纸或玻璃布蜂窝作夹芯材料，用热固性胶粘剂通过加热加压的方法将二者粘接成为整体。蜂窝夹层结构件可1@.~&H;S5n!I3J4C$~  按不同的情况分为：5Q%Q(H-_#`  1)按面板材料：分为复合材料面板和金属面板；（本文针对复

7、合材料面板）*z3z-}#p4v*I1W  2)按夹芯类型：分为蜂窝夹层结构、泡沫塑料夹层结构和蜂窝/泡沫塑料混杂夹层结构；:P.Q*};r%@%F  3)按蜂窝材料：分为金属蜂窝夹层结构和非金属蜂窝夹层结构。$Y/]5G8I9g;[$q)j1m5^  二、CATIAV5复合材料设计#Q,S4^)?(a.  我们将复合材料的设计划分为：初步设计阶段、详细设计阶段、加工详细设计阶段、加工输出阶段等四个阶段（图2）。5C7~-k#B1["

8、1g,I1q  CATIAV5Compositedesign(CPD)复合

9、材料设计以流程为中心，能满足以上各个阶段的用户使用需求，为用户提供完整端到端的复合材料解决方案。4C*I5A"H9T0i+9z-v  2.1复合材料初步设计阶段.^.U!N(U2w4k'y1e  蜂窝夹层零件复合材料零件是由支撑面，蜂窝和外表面构成（见图1）；支撑面、外表面分别为铺层复合材料铺层，蜂窝为实体。因此，在进行复合材料设计前，我们必须在CATIA曲面设计（GSD）和零件设计（PDG）中，准备相关的曲面、相关轮廓线和蜂窝实体，然后再进入到CompositeDesign中进行复合材料设计。.g%q;b4

10、W(o0g,E9T  在初步设计阶段，CATIA复合材料设计（CPD）为用户提供以下功能：4]+N&Y!H"O'b+@$s;q  1.建立复合材料库，根据用户的需求，定义复合材料属性，基本参数包括所属材料库、纤维铺设角度、复合材料有限元属性等。（图3）  [:J5@'K  V2f$x-g0Q  2.选择定义好的复合材料库、复合材料属性（如纤维方向的命名和排序），并且设置CATIA复合材料环境参数。#M)[&p&G04A9M%}  3.根据已经有的支撑面及轮廓定义ZonesGroup.1（区域组1）；在Zone

11、sGroup.1内定义区域和过渡区，并且根据设计要求定义层压板相关属性。（图4）%J*N)L-~(y0n3Y  4.分析边界状态（图5）#x1L8v(g1}(p:t'{,{6m$X%e6v8]$H'g  分析的内容包括：/q:P!X1J$g    区域之间的边界分析，分析结果如下：;o4[-x3W3B  黄色表示区域外部轮廓。  e+s6r!H;d  红色表示两个区域的连接线。)J8r$](p!I$i  

12、'u:G$P    过渡区域之间的边界分析，分析结果如下：.o#T7h(l/E2b"M  绿色表示区域外轮

13、廓线。8_8J%s-c'O9G)z  蓝色表示区域和过渡区域的边界。4O,l(B'x$j"E03K  蓝绿色表示两个过渡区的边界。-K"X4B$],r,B#Y  5.根据分析的结果，定义强制过渡点（ITP）；重新进行边界状态分析，直到满足设计要求。/C/U;_%o$i'o!G  6.根据区域组生成顶层表面（图6），该顶层表面为外表面的参考曲面。0V1g)b0x9x0B7N4g2U,~