複合材の定義

複合材シェルモデルの定義。

複合材シェルモデルは、HyperMeshにおいて一般に次の2つの方法で定義されます。

プライベースのモデル

プライベースモデリングエンティティ。

プライ

プライは、以下の方法で作成できます：
  • Compositeブラウザで手動で作成する
  • Aerospace Composite Absorbツールを使用してゾーンベースのモデルから変換する
  • スプレッドシートからインポートする
  • CATIAやFiberSimのような外部複合材データからインポートする

詳細については、Pliesをご参照ください。

一方向

一方向プライは、プライエンティティを使用して層ごとにモデル化する必要があります。割り当てられた材料は、プライレベルで均質化されたプロパティを表します。

織り

シェル要素上の織りプライをモデル化するためのいくつかの方法があります。選択する際は、均質化のスケールを考慮してください。次の表に、2つの一般的な例を示します：
均質化のスケール コメント
縦糸方向と横糸方向のマトリックス、トウの均質化。このスケールは、均質化された織りプライタイプでサポートされています。 ドレープするのは現実的ではありません。θ=90°から少しでもずれている場合は新しい異方性材料となります。

プライレベルの繊維とマトリックスの方向の結果を区別することはできません。
1方向のみのマトリックスとトウの均質化。このスケールは、一方向織りプライタイプでサポートされています。 織りは、厚みが4分の1の4つの一方向プライとして内部でモデル化されます。積層順序は[θ/ θ+90/ θ+90/ θ]です。

θが変化しても同じ材料です。

HyperMeshでは、外部複合材データから織りプライをインポートする際もこの方法が使用されます。
次の図は、織りプライ材料の均質化を示しています。


図 1.

Core

コアプライは、コアプライタイプを使用してモデル化される必要があります。一般に、コアプライにはランプがあります。コアプライタイプが選択されると、空間的に変化するランプ領域の厚みは、ドレープテーブル内で管理されます。このプライタイプのソースデータは一般に、プライのリアライゼーションを使用してメッシュにリアライズされるソリッドジオメトリです。

巻き付け

巻き付けプライは、巻き付けプライタイプを使用してモデル化される必要があります。HyperMesh内の各巻き付けプライは、製造シミュレーションにおける特定の巻き角での巻き付け層を表しています。厚み、特定要素における厚み方向のトウ数、方向の変化といった、空間的に変化するプライ詳細は、ドレープテーブルに抽象化されます。公称プライ厚みは、トウ材料プロダクトの厚みであり、公称プライ方向は巻き角です。このプライタイプは、製造シミュレーションで定義され、プライベースの.femとしてHyperMeshにインポートされる必要があります。

Laminates

一般に、物理パートあたり1つのプライ積層材または境界積層材が定義されます。プライ積層材は、T接合などの複雑なジオメトリを含まない複合材パネルまたはプレートに使用されます。境界積層材は、通常、T接合を含む複雑なパートをモデル化するために、サブ積層材と組み合わせて使用されます（I型ビームなど）。

詳細については、Laminatesをご参照ください。

プライベースのプロパティ

プライベースモデルのプロパティはテンプレートとして使用されます。最終的なゾーンベースプロパティがHyperMeshによって生成されるときは、コンポーネントや要素に割り当てられたプロパティ属性（オフセットや非構造質量など）が使用されます。ソルバーがOptiStructまたはRadiossである場合、この定義が正式となります。PLYカードとSTACK（積層材）カードによって、各ゾーンにおける層が定義され、プロパティによって、追加のソルバー固有属性が定義されます。

ソルバー固有の注記：
  • OptiStructとRadiossでは、プライベースのプロパティを割り当てる必要があります。これには、オフセットのような一般的なソルバー固有プロパティ情報が含まれますが、複合材層はプライと積層材によって管理されます。
  • 他のソルバーでは、標準のゾーンベース複合材プロパティを、積層材のプライに含まれる要素に割り当てる必要があります。固有のソルバー属性はすべて、このプロパティ内で設定される必要があります。一般的なゾーンベースの層データは、プライベースのモデルによって保持されるため、入力する必要はありません。積層材がリアライズされると、ゾーンベースのソルバープロパティが自動的に生成されます。
ソルバープロパティについては、次の表をご参照ください。
Solver プロパティ
OptiStruct PCOMPP（プライベースのカードはソルバーの一部であり、ゾーンが生成される必要はありません）
Radioss PCOMPP（プライベースのカードはソルバーの一部であり、ゾーンが生成される必要はありません）
Nastran PCOMPP（PCOMPG/PCOMPにリアライズするオプション）
Abaqus *SHELL SECTION（COMPOSITE）
ANSYS SECTYPE SHELL
LS-DYNA *PART COMPOSITE（HyperMeshのコンポーネントエンティティ上）

ゾーンベースのモデル

ゾーンベースモデリングエンティティ。

ゾーンベースのモデルは、プライベースモデルのリアライゼーションによる生成のほか、手動で作成することもできます。プライ、積層材、およびテンプレートのプロパティエンティティを指定する代わりに、一定の厚みのゾーンごとにゾーンベースのソルバープロパティを定義する必要があります。

Offsets

オフセットは、メッシュを基準にした積層材の位置を決定します。

オフセットの符合、およびオフセットが積層材の厚みの係数なのか合計なのかは、ソルバーに依存します。OptiStructの一般的なオフセットの例を次の図に示します。


図 2.