ESAComp培训讲义luo

1©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING1ESACompTrainingESACompTraining罗炜桓罗炜桓TechnicalConsultantTechnicalConsultantCAEDACAEDA技术支持中心技术支持中心@126.com©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING2ESAComp培训大纲„ESAComp与复合材料相关背景„ESAComp操作与数据管理„复合材料单层设计与分析„复合材料纤维与基体设计与分析„复合材料层合板设计与分析„复合材料梁、板、加筋板结构分析„复合材料结构连接分析„ESAComp有限元接口(Patran/Nastran协同操作)BACKGROUND2©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING3ESAComp背景„最早于1990年由欧洲航天局(EuropeanSpaceAgency，ESA/ESTEC)开发„背景与需求动机•欧洲航天局为了自己的需要开发了众多自用的专业的复合材料分析设计软件工具。•急需一种基于单一标准，集成各个独立的软件工具，且具有统一图形化用户界面的软件工具。BACKGROUND©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING4ESAComp背景„自1992年开始，由芬兰赫尔辛基工业大学轻型结构试验室开发„1998年发布ESAComp1.0版„2000年交由Componeering公司进行商业推广„欧洲航天局（ESA）继续支持ESAComp的开发PhotocourtesyofESABACKGROUND3©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING5ESACompusersbyindustryConsulting7%Groundtransport3%Aerospace28%Other,notknown18%Education26%Research13%Marine5%ESAComp应用现状BACKGROUND©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING6复合材料的优缺点„优点•高比刚度•高比强度•优越的抗疲劳特性•良好的环境适应能力•可设计性•……hFthFbhChtopfacesheetbottomfacesheetcoreBACKGROUND4©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING7复合材料的优缺点„缺点•高性能复合材料价格昂贵•制造成本高•设计复杂、困难•只有熟练掌握各向异性材料性能才能充分发挥法和材料的潜力„因此•只有熟练掌握各向异性材料性能才能充分发挥法和材料的潜力•在复合材料应用中特别强调“设计”BACKGROUND©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING8复合材料分析设计的难点•各向异性的材料属性•层合结构•多尺度的协同效应•复杂的失效模式•纤维、基体、夹芯材料的选择•材料组合形式•铺层形式•材料性能的离散性•……BACKGROUND5©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING9有限元软件的复合材料分析现状•具有专门用于复合材料分析的各向异性壳单元模型•提供全局性的载荷分布和动态响应分析•单元级别的应力分布分析•后处理能力不足(单层级别应力分布,失效模式,…)•复合材料特定结构分析设计能力弱，建模复杂•……BACKGROUND©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING10ESAComp操作ESACompOperation菜单栏工具栏Analysis工具条模块面板工作区信息区6©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING11ESAComp操作„提供了多样、方便、快捷的操作方法去完成工作。ESACompOperation©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING12ESAComp操作ESACompOperationFibersandMatrices纤维和基体Plies单层Laminates层合结构Plates板Beams梁FEImports有限单元输入BondedJoints粘胶连接MechanicalJoints机械连接模块面板7©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING13ESAComp操作ESACompOperation„Analysis工具条为进行典型常用分析提供方便操作„Analysis工具条针对各个模块窗口专门设计©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING14ESAComp操作ESACompOperationnewopenimportsavesearchinfonewmodifycopyviewdeleteCaseObject工具栏8©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING15数据管理Case和Object„Case是项目文件，是文件操作和储存的单元。„一个Case项目保存到单一数据文件中(*.edf=”ESACompdatafile”)¾注意:FreeedgeFEanalysis结果是独立的文件„Case是由一系列的Object组成的研究计划。„具有相互关系的Object必须位于同一个Case中DatabaseStructurePly2Ply3Laminate1Laminate2Plate1Stiffener1Beam1Fiber1Fiber2Matrix1Load1Load2Load3Case1Ply1©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING16数据管理Case和Object„ESAComp的Object对象包括:fibers,matrixmaterials,plies,laminates,laminatedstructuralelements(plates,beamcrosssections,joints),loadsassociatedwithlaminatesandstructuralelements,FEimportdatasetsDatabaseStructure„纤维\基体材料和细观力学生成的单层板并没有什么直接联系•在单层板关键字注释里会包含所用的纤维\基体材料•今后，将引入单层板与其纤维\基体材料之间的相互关联（比如：提示关联信息、根据纤维含量的改变更新单层板的性能）9©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING17数据管理Case和ObjectDatabaseStructure„当选中一个对象的时候(用*号标记)，与之相关的对象都会用””号高亮显示。„对象属性的修改会自动反映到相关联的其他对象中，除了给出提示消息外，关联对象的修改时间也同时改变。©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING18数据管理Case和ObjectDatabaseStructure在数据库中导入对象在其他项目中查找对象，并可以导入10©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING19数据管理Case和ObjectDatabaseStructure„ESAComp数据库分为三个级别:(1)Userlevel(2)Companylevel(3)ESACompDataBank„企业级数据指用户单位的专有材料、项目数据等；„每一个级别的数据库都对应一个专用存储路径；„Company级数据可存储于网络路径下；„在多用户系统中，各个用户可以单独定义自己的User级别数据路径。©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING20数据管理Case和ObjectDatabaseStructure„ESACompDataBank数据库包含在软件系统内，由软件供应商提供。•擅自改变系统DateBank级别的数据会为今后的软件升级带来不便，因此我们建议用户不要将用户和企业级别的数据存储到DateBank级别中。„DataBank收录数据原则•只收录可靠来源的数据•将多个来源的数据看作“typicaldata”(数据较为全面、完整)„DataBank主要数据来源•材料供应商•手册(ESA,MIL-HDBK-17)•出版物11©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING21数据管理Case和ObjectDatabaseStructureAdhesivesCores-HomogenousCores-HoneycombFibersMatrixmaterialsPlies-HomogenousPlies-ReinforcedDataBank„DataBankorganization–firstlevel©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING22数据管理Case和ObjectDatabaseStructure„DataBank树状结构„同一制造商产品放在相同目录下12©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING23数据管理Case和ObjectDatabaseStructure©ComponeeringInc.ESACompTrainingbyCAEDATHECOMPOSITESDESIGNSOFTWAREBYCOMPONEERING24练习„从Company级数据库M