Inventor Nastran 複合材料變形量模擬

 複合材料的材料性質具有方向性，

在 Inventor 應力分析中只支援均向性的材料性質，

所以如果要做複合材料的模擬分析，就必須使用 Inventor Nastran。

步驟大致如下：

1. 建立幾何模型

2. 建立複合材料材料性質，單層材料的性質

3. 設定元素定義，選擇複合材料，指定層數與排列方向，選擇作用的幾何面

4. 設定邊界條件，約束與負載，作用位置要在建立幾何模型時先作(分割)出來

5. 設定網格

6. 執行模擬

7. 看變形量結果

建立幾何模型

在 Inventor 中建立一個剖面 寬 60 mm，高 20 mm，長 1200 mm的樑

因為稍後在給約束跟負載時要指定到特定位置，

所以需要建立草圖作分割特徵將約束與負載位置作出來，如下圖示：

 

建立材料性質

建議先切換單到 SI，不然使用 CAD 模型單位的質量單位是公噸，長度單位是mm，差異太大了，這個問題在 Autodesk  Ideas 論壇上提很久了，可是多年過去，完全沒有改變。

點選瀏覽器列模型樹中的"材料"，新建材料：

輸入材料性質如下圖示：

記得類型要選擇 "正交性 2D"

其他材料性質就要靠使用者自己來，

或者參考另外一篇 "Helius Composite 的使用 - 資料庫" 來產生

對一般不熟悉複合材料的工程師來說，在這邊要輸入甚麼資料應該是最難的。

設定元素定義

記得要先將原有實體下的物理屬性定義刪除，

新建薄殼物理屬性：

類型要選擇 "薄殼元素"，勾選"關聯的幾何"，將有複合材料的幾何面都選上，如下圖示：

先不要按確定，再來要指定層壓板 (Laminates) 的性質，

點選"新建層壓板"按鈕，指定層數、使用的複合材料、厚度跟角度，如下圖示：

設定邊界條件

對有 Inventor Nastran或 Inventor 應力分析使用經驗的朋友來說，應該很簡單，

我給的約束條件在根部上下兩個面固定：

負載在三個圓孔邊緣，向Z軸負方向，每個100 N，如下：

設定與產生網格

網格設定看要設多大的網格，我是設為高度方向尺寸 20mm 的1/4 = 5mm，如下圖示：

執行模擬

就按下執行...

檢視結果

30公斤的力量造成6.2公分的最大位移

8 層0.127的碳纖維，總厚度只有1.016mm，太薄了，

線性比例來算，增加到3mm的厚度，最大位移量約20mm。

這裡提供一個簡單的步驟示範碳纖維材料 (2D正交性材料)的模擬步驟，供需要的朋友參考看看。

比較專業的模擬結果應用上會看複合材料的破壞狀況，這個部分再另外介紹 Inventor Nastran 支援的複合材料破壞模型。