报告：基于等几何分析（IGA）的曲线各向异性研究
应用物理
2020-10-05 v3
摘要
多材料增材制造与自动化复合材料制造的兴起，使得具有复杂曲线各向异性的结构设计成为可能。为利用这一新设计空间，高效的计算方法至关重要。在本研究中，我们探索了一种新的基于NURBS的等几何分析（IGA）框架用于曲线纤维复合材料的仿真，并将其与标准有限元分析（FEA）进行比较。以具有半圆缺口、在不同纤维构型下受拉伸载荷的板作为案例研究。我们表明，得益于精确的几何表示以及单元间增强的连续性，基于NURBS的IGA在相同自由度数量下，在计算效率、耗时和场变量估计质量方面均优于经典FEA。为进一步展示IGA框架的用途，我们开展了优化研究，旨在识别使应力集中和Tsai-Wu失效指数最小的纤维路径。该模型表明，曲线各向异性可被有效利用，与单向复合材料相比将应力集中降低多达82%，且不会显著影响整体板刚度。
引用
@article{arxiv.2009.10230,
title = {REPORT: Investigation on Curvilinear Anisotropy via Isogeometric Analysis (IGA)},
author = {Kenta Suzuki and Sean E. Phenisee and Marco Salviato},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.10230},
year = {2020}
}