ElastoDict 模块

ElastoDict 弹性变形及力学特性的分析模块

ElastoDict 用于计算多孔和复合材料的有效刚度。用户输入组成材料在六个负载的一 种或几种情况下的杨氏模量和泊松比。在每一个负载情况下，ElastoDict  调用 Fraunhofer ITWM 的 FeelMath 解法器，建立线性弹性兰姆方程组，并对该系统进行求解。然后，通过 适当的整合， ElastoDict  给出有效刚度。

从 GeoDict2012R1 版本开始，GeoDict 能提供 3D 领域的 2D 和 3D 可视化。例如位移、 应力、应变和冯·米斯应力。兰姆方程的使用目前是广义的。它允许横向各向同性的构成材 料，所以适用于纤维增强复合材料的建模。其中纤维沿其长轴和垂直方向具有不同的刚度特 性。

计算结束后，可以进行各向异性有效刚度张量的分析。如果没有计算所有的六个负载情 况，应变等价的原则可用来计算对应列的有效刚度张量。如果计算了所有的六个负载情况，能量等价和应变等价的原则可以被用来计算完整的有效刚度张量。完整的张量可以判断材料 是否表现出一定程度的对称性，如横向各向同性。分析评估具有一定对称性的材料的协议质量，以及对称轴的取向。

ElastoDict 分析大形变（a）初始的纤维几何结构（b）在 z 坐标方向上压缩 50%

贝雷砂岩在压缩过程中的冯·米斯应力

FeelMath-GeoDict  数据库是为由增强复合材料制成的零件性能的高质量预测所设计的。 众所周知，由纤维增强材料制成的零件的行为比由均质材料制成的零件的行为更难以预测。标准模拟软件（如 Abaqus、ANSYS）通常是在比嵌入式纤维直径大得多的网格单元上运 行。因此，要求这些单元表现为“有效”的材料。纤维的准确数量（密度ρ）和纤维朝向（纤维朝向张量 FOT）错综复杂地决定每个单元的行为，以及诱导不同的，通常表现为各向异性 的单元。标准的有限元模拟工具可以解释这种复杂性；难度通常在于知道“微观结构”的参 数。虽然分析模型被广泛接受为相当强大的工具，但它们的详细的预测有时并不适合实际的 材料。

Fraunhofer  ITWM 和 Math2Market 公司开发的 FeelMath-GeoDict 模块所提供的方法可 以很好地克服了这一困难。

首先，该方法假设纤维的形状（横截面、长度、卷曲的分布），密度ρ以及朝向张量 FOT 是已知的。这些信息可以来自实验或流动模拟（例如 SigmaSoft，MoldFlow 或 CoRheoS）。 FeelMath-GeoDict 将这些几何信息转化为所需的材料系数，只需提供诸如纤维刚度（横向 各向同性）和矩阵刚度（各向同性）等组成参数。然后数据库通过 UMAT（其他有限元求解 器）集成到 Abaqus 中，其中局部几何形状（ρ和 FOT）通过查表和插值被映射到局部刚度 中。在部分计算之前，可以离线准备数据库中的表格。步骤如下：

1、使用 GeoDict 的 FiberGeo 模块生成虚拟的纤维复合材料。