Ansys Material Designer 简介

介绍

仿真需要精确的材料模型才能发挥作用。然而，复合材料和晶格结构可能对精确建模构成挑战。具有薄内部结构的几何结构可能难以或效率低下。

3D 打印填充模型，来源：Kronr 通过 Pinshape

Ansys Material Designer 允许工程师创建能够准确表示复杂材料的均匀材料模型。Material Designer 是 Ansys Workbench 中内置的工具。可以使用各种不同的预构建和可修改几何图形，例如晶格、蜂窝和复合纤维。您还可以使用 Material Designer 导入要分析的自定义几何。

Material Designer 使用基于有限元的方法，该方法采用具有代表性的体积单元，对单元进行网格划分，并对其施加载荷。响应用于计算有效属性。

例

自定义几何体的一个例子是印刷电路板 （PCB）。PCB 采用薄层铜和树脂封装材料设计。在考虑 PCB 时，可以单独对这些层进行建模。然而，由于需要非常薄的几何结构，网格将非常精细，并会增加分析时间。

借助 Material Designer，我们可以获取多层 PCB 的代表性部分及其相关属性，并生成一个考虑层厚度和不同材料属性的同质材料模型。

在此示例中，我们将比较 Ansys Sherlock 的叠层生成器和 Material Designer 生成的属性之间的结果。Sherlock 使用叠层信息来估计均匀的材料属性。但是，它并没有提供结构分析所需的所有信息，因为 Sherlock 专注于分析 PCB 及其组件。我们将获取叠层的属性，构建几何体，并在 Material Designer 中对其进行分析。

根据这些值，我们可以在 SpaceClaim 中创建具有适当尺寸的几何图形：

然后，我们可以将此几何图形复制并粘贴到 Material Designer 中，并分配材质属性。对于此示例，我从 Sherlock 的库中调整了 laminate 和 copper 属性。下图显示了一个网格化的 Material Designer 模型，其中突出显示了铜层。

然后，我们可以运行模型并查看材料属性。Material Designer 与 Workbench 集成，因此我们可以直接将生成的材质属性传输到其他系统，如下所示。

现在，让我们比较一下 Material Designer 和 Sherlock 得到的结果。以下是我们从 Sherlock 的估计中得到的值。与 Material Designer 使用的有限元方法相比，Sherlock 使用混合法则来计算均匀属性。

现在，我们将查看 Material Designer 计算的属性。

我们可以看到计算的值相似或相同。下图显示了并排比较中的值：

结论

总之，Material Designer 是一个强大的工具，它使我们能够从复杂的复合材料形状中创建均匀的材料。