复合材料数字化研制与工程实战

先进复合材料的数字化研制及自动化制造技术已经在国内外的航空航天、汽车、船舶及风电等行业得到了广泛的应用，目前市场上还缺少专门针对复合材料数字化研制的理论与实践相结合的专业书籍。本书根据达索系统最新技术方案及工程实践，全面、系统地介绍了先进复合材料的数字化设计、仿真、工艺、制造方法及应用案例，本书内容力求概念清楚、科学严谨、全面系统、图文并茂，并通过大量实例与插图帮助读者了解复合材料研制流程，掌握复合材料研制方法。 本书可供航空航天、汽车、船舶、风电等行业相关复合材料技术人员以及其他工程技术人员及研究人员参考，也可供与复合材料专业相关的高校及研究机构作为教材与辅导材料使用。

达索系统官方与航空工业第一飞机设计研究院联合创作

目录 序言 前言 第1章 达索系统及解决方案介绍 1 1.1 3DEXPERIENCE平台介绍 1 1.2　行业数字化解决方案介绍 4 第2章 原材料及制造工艺 9 2.1　概述及分类 9 2.2　基体及增强材料 9 2.2.1　增强材料 10 2.2.2　树脂基体 14 2.2.3　蜂窝夹芯及其他辅料 15 2.3　复合材料制造工艺 16 2.3.1　制造工艺特点 17 2.3.2　制造工艺类型 17 2.4　加工及检测技术 21 2.4.1　加工技术 21 2.4.2　检测技术 22 2.5　我国复合材料发展现状及机遇 23 第3章 复合材料数字化研制背景 26 3.1　复合材料引领新一代装备 26 3.2　数字化研制的必要性 26 3.3　复合材料研制特点 28 3.4　复合材料智能化的主要内容 28 第4章 体验时代复合材料一体化研发方案 31 4.1　复合材料设计 31 4.1.1　 数字化复合材料设计的现状及面临的挑战 31 4.1.2　 基于3DEXPERIENCE平台的整体复合材料设计方案 32 4.2　复合材料仿真及优化 38 4.2.1　仿真与设计共享同一数据源 38 4.2.2　 铺层数据在设计与仿真之间的传递 40 4.2.3　结构化的网格管理 41 4.2.4　复合材料强度计算 43 4.3　复合材料生产准备 45 4.3.1　 数字化复合材料工艺的现状及面临的挑战 45 4.3.2　 基于3DEXPERIENCE平台的复合材料工艺方案 45 4.4　复合材料制造及数字化工厂 51 4.4.1　迈向复合材料智能制造 51 4.4.2　复合材料MBOM管理 53 4.4.3　工艺规划以及工时分析 53 4.4.4　3D作业指导 55 4.4.5　复合材料制造流程仿真 56 第5章 复合材料设计方法实践 61 5.1　操作界面 61 5.2　基本概念 66 5.3　复合材料设计准备 66 5.3.1　材料属性定义 67 5.3.2　复合材料设计参数 69 5.4　手动设计法 76 5.4.1　概述 76 5.4.2　生成铺层组 76 5.4.3　手动创建铺层 79 5.4.4　铺层审查分析 84 5.4.5　使用堆叠管理（快速调整铺层） 93 5.4.6　添加铺层限制以及对称 98 5.4.7　生成实体与上表面 103 5.4.8　创建增强夹芯（蜂窝） 107 5.4.9　 生成夹芯（蜂窝）上部铺层及实体 115 5.4.10　小结 119 5.5　区域设计法 120 5.5.1　概述 120 5.5.2　经典区域法- 斜坡过渡 120 5.5.3　经典区域法- 边界偏移 134 5.5.4　实体切片法 152 5.5.5　小结 159 5.6　网格设计法 159 5.6.1　概述 159 5.6.2　模型准备 160 5.6.3　定义网格面板 163 5.6.4　创建网格 169 5.6.5　生成虚拟堆叠 170 5.6.6　 由虚拟堆叠生成铺层与铺层调整 173 5.6.7　丢层管理 186 5.6.8　铺层尖角与材料添加 188 5.6.9　生成实体（上表面） 192 5.6.10　小结 196 第6章 复合材料仿真与验证实践 197 6.1　前处理 197 6.1.1　网格划分 197 6.1.2　属性数据 207 6.1.3　铺层数据的传递 210 6.1.4　连接关系 211 6.2　载荷及工况定义 219 6.2.1　“ Analysis Case”和“Load Case” 219 6.2.2　载荷 223 6.2.3　边界条件 226 6.2.4　接触条件 227 6.3　求解设置 232 6.3.1　输出请求 232 6.3.2　指定单元类型 232 6.3.3　运行仿真 232 6.3.4　运行仿真：位置 233 6.3.5　运行仿真：许可证 235 6.4　后处理 235 6.4.1　诊断查看器 235 6.4.2　结果存储 236 6.4.3　删除仿真结果 237 6.4.4　后处理界面 237 6.4.5　模型显示 237 6.4.6　自定义坐标系 238 6.4.7　云图显示设置 239 6.4.8　显示组 239 6.4.9　剖面显示 240 6.4.10　显示选项 240 6.4.11　云图颜色条 242 6.4.12　镜像和模式重复 242 6.4.13　动画 242 6.4.14　曲线显示 243 6.4.15　基于路径显示曲线 244 6.4.16　传感器 244 6.4.17　报告 244 第7章 复合材料生产准备 246 7.1　工艺模型准备 246 7.1.1　生成制造堆叠 246 7.1.2　定义制造边界 248 7.1.3　定义材料过剩 250 7.1.4　考虑制造回弹 255 7.1.5　小结 257 7.2　可制造性分析 257 7.2.1　手动铺放可制造性分析与剪口 257 7.2.2　编织工艺可制造性仿真分析 274 7.2.3　小结 281 7.3　铺层展平 281 7.4　铺层接头 283 7.4.1　铺层接头区域类型定义 283 7.4.2　创建3D铺层接头 284 7.4.3　创建2D铺层接头 285 7.4.4　应用材料宽度自动分割铺层 286 7.5　激光投影 287 7.5.1　定义激光投影仪 287 7.5.2　添加参考几何与说明 288 7.5.3　激光投影仿真（与导出） 289 7.5.4　小结 292 7.6　工程图纸 293 7.6.1　 复合材料零件2D图纸创成式视图应用 293 7.6.2　2D图纸中铺层信息引用 294 7.6.3　铺层工作表 301 7.6.4　小结 308 7.7　文件导出 308 7.7.1　铺层IGES/DXF导出 308 7.7.2　铺层XML导出 310 7.7.3　导出STEP铺层信息 310 7.7.4　小结 312 第8章 复合材料制造流程实践 313 8.1　复合材料MBOM管理 313 8.1.1　概述 313 8.1.2　关于MBOM 314 8.1.3　基于现有EBOM创建MBOM 315 8.1.4　创建MBOM结构 322 8.1.5　 从EBOM分配复合材料零件到MBOM 328 8.1.6　快捷工具使用汇总 331 8.1.7　小结 334 8.2　复合材料工艺规划 334 8.2.1　概述 334 8.2.2　创建系统及操作 335 8.2.3　分配MBOM到操作 338 8.2.4　关联数据的查看 340 8.2.5　管理制造系统结构 344 8.2.6　工时约束及负载规划 354 8.2.7　小结 360 8.3　 复合材料制造资源管理及数字化工厂 362 8.3.1　概述 362 8.3.2　定义资源 362 8.3.3　修改和管理资源 364 8.3.4　生成3D 车间布局 365 8.3.5　小结 371 8.4　复合材料工艺指导文件 372 8.4.1　概述 372 8.4.2　验证产品构建 373 8.4.3　建立工作说明 374 8.4.4　构建3D 作业指导说明 380 8.4.5　规范和发布工作指令 389 8.4.6　小结 392 第9章 基于3DEXPERIENCE平台复合材料综合案例 394 9.1　复合材料桨叶设计 394 9.1.1　桨叶蒙皮 394 9.1.2　桨叶前缘 401 9.1.3　桨叶梁 408 9.1.4　小结 411 9.2　固有频率计算 412 9.2.1　建立网格装配 412 9.2.2　定义铺层 413 9.2.3　设置黏结 415 9.2.4　定义分析步并求解 416 9.3　复合材料工艺流程设计 418 9.3.1　复合材料的厂房定义 419 9.3.2　复合材料的制造项定义 429 9.3.3　复合材料的工艺流程定义 434 9.3.4　复合材料的自动化制造工艺 442 9.3.5　结构化作业指导书定义 444