HyperWorks复合材料CAE仿真建模、分析与优化

《HyperWorks复合材料CAE仿真建模、分析与优化》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、HyperWorks复合材料CAE仿真建模◆分析与优化CAESimuIateM[0deling，AnmysisandOptiIni盟tionofHyperworksforcomposites王钰栋毕业于北京航空航天大学．现任AItair公司北方区技术经理．拥有10年工程仿真经验．在飞机结构分析优化．包括复合材料剪裁设计方面有丰富项目经验。澳汰尔工程软件(上海)有限公司王钰栋复合材料比强度、比模量高，耐腐蚀、抗疲劳，所以在结构重量要求越来越严格的航空航天领域得到了越来越多的应用。但复合材料在设计制造中

2、还有很多难点，设计中需要大量试验件测试，成本很高。cAE仿真及优化是相对低成本解决各种技术难题，合理设计复合材料，缩短研应用AItair公司的Hyperworks工程软件平台在复合材料cAE建模．分析与优化方面的功能，可以让飞机设计师缩短设计时间，提高结构性能，并降低整体重量。发周期的重要技术手段。复合材料的大量应用是飞机结构设计中的一个主要趋势。根据空客的数据，A350XWB全机使用53％复合材料。其中A350xwB机翼翼盒加筋下壁板长32m、宽6m，由碳纤维增强复合材料(CFRP)制造，是目前世

3、界上商用飞机中最大的复合材料部件。波音787客机全机也使用了50％的复合材料。从上述二者最新型号飞机所使用材料可以直接看出，复合材料已经是新型干线飞机主要使用的结构材料，尤其是纤维增强铺层复合材料和蜂窝夹芯复合材料。限于篇幅，本文主要针对这2种常用的复合材料进行讨论。Altair公司是世界领先的CAE仿真软件提供商和工程咨询服务公司，其享有盛誉的HyperWorks工程软件平台Ⅲ为复合材料有限元仿真和设计优化提供了完整的解决方案。在Altair和波音、空客等所分别合作建立的航空优化中心，双方的工程师

4、在涉及到波音787、空客380、A350XwB的具体项目中，大量使用了该技术。通过Hyperworks中的前处理软件HyperMesh、显式非线性有限元求解器RADIOSS、结构优化创新设计工具OptiStruct以及仿真后处理软件HyperView，为客户提供了直观的可视化建模、精确的有限元仿真、创新的优化设计以及高效的仿真数据处理。Altair复合材料的仿真优化功能，已经在波音、空客、庞巴迪【21等国外航空企业得到了广泛应用，国内一些航空主机公司及研究院所也已经将这些技术应用于型号项目上。复合材

5、料建模技术在现代飞机研发过程中，有限元2013年第1s期·航空制造技术103模型规模越来越大，网格越来越精细，模型管理越来越复杂，特别是复合材料在飞机上的大规模应用使得建模复杂度大大增加。HyperMesh是一个高质量高效率的有限元前处理器，提供了高度交互的可视化环境，帮助用户建立产品的有限元模型。HyperMesh快速、高质量的有限元建模功能，在各行业受到众多用户欢迎。在航空领域，HyperMesh用于整机建模、局部细节模型、振动模型、鸟撞模型等方面，可以大大提高效率，得到了众多航空企业的认可。复

6、合材料建模是CAE仿真分析之前重要的一步。根据分析的对象不同，建模方式有所不同。细节分析，例如重要的连接接头强度、钉孔强度等分析，通常需要建立三维实体网格。整体分析，例如机身、机翼蒙皮分析，需要建立二维板壳单元。复合材料CAE仿真还有很多其他特点。HyperMesh如下这些优点，保证了航空复合材料快速、直观建模的需要。1直接的复合材料CAD接口HyperMesh直接支持目前全球通用的各类主流的三维CAD平台，用户可以直接读取CAD模型文件而不需要任何其他数据转换，从而尽可能避免数据丢失或者几何缺陷。

7、直接支持的各类主流三维CAD格式包括：CATIA、UG、Pro，E、Parasolid、FiberSim、STEP、STL、PDGS、VDAFS、DXF、ACIS、IGES。HyperMesh不仅可以直接读取cAD数模，还直接支持航空企业常用的复合材料建模工具cATIACPD和FiberSim所建立的复合材料模型，可以直接导人其所建立的复合材料相关数据，包括铺层形状、铺层顺序、铺层主坐标系、铺层角度、铺层厚度、纤维方向、材料数据等。能够读取设计师所设计的复合材料数据对CAE仿真建模来讲，是很重要的，

8、这不仅决定了仿真工程师可以大量减少复合材料有限元建模的工作量，还大大104航空制造技术·2013年第15期提高了建模的准确性，尤其是面对大型飞机常常几十甚至上百层的复合材料铺层的建模工作的时候。对于管理人员而言，软件的直接接口对于将设计、制造通过一体化的信息技术平台管理起来，并形成信息化的研发流程是非常重要的功能。HyperMesh在这个方向领先业界其他软件，形成了独特的优势。2几何简化航空企业建立的机身机翼等cAD数模，往往是用体的方式进行建模，但进行有限元仿真的时