与 ANSYS 交互

了解 Helius PFA 如何与 ANSYS 集成。

在复合结构的 ANSYS 结构级别有限元分析中，Helius PFA 可快速准确地将复合平均应力/应变场分解为成分平均应力/应变场。成分平均应力状态由该软件用于预测每种成分材料（纤维和基体）的损坏演变和材料失效。随后，它会使当前损坏的微观结构均质，以精确评估在结构级别有限元分析中使用的当前复合平均刚度。Helius PFA 旨在无需显著增加运行分析所需的时间，即可提供增强的复合模型功能。例如，将它与结构级别的有限元分析一起使用通常会增加百分之二到三 (2-3%) 的整体求解时间。这是为提升求解准确性而付出的非常小的代价。

下图显示了 Helius PFA 软件的各个组件原理图及其与 ANSYS 软件组件的交互。蓝色矩形表示 ANSYS 有限元模型软件包的组件、红色菱形表示包含输入和输出的文件，而绿色椭圆形则表示软件的各个组件。Helius PFA 图形用户界面 (GUI) 可从 ANSYS Mechanical APDL 内部访问，可帮助您定义在使用 Helius PFA 的有限元分析中所需的 ANSYS 输入文件命令。

Helius PFA 用户可编程功能计算在 ANSYS 有限元代码中使用的复合本构关系和应力。它包含用于个别成分材料（纤维和基体）以及均质化复合材料的所有 MCT 本构关系。此外，用户可编程功能包含使成分和均质化复合材料刚度降级的成分损坏和失效的准则以及算法，以反映每个成分材料的当前损坏状态。ANSYS 有限元代码会在模型中需要本构关系或应力的每个高斯积分点处调用用户可编程功能。

在下图中，Helius PFA 复合材料数据库用于存储为各种复合材料完整定义 MCT 多量程材料模型所需的所有材料系数。在特定的复合材料可以用于 Helius PFA 增强的有限元模型之前，复合材料必须经过 MCT 特征化，并且它的系数必须输入复合材料数据库。如下所示，Helius PFA 用户可编程功能打开并读取复合材料数据库，以便为在有限元模型中使用的任意复合材料提取必要的材料系数。请注意，Helius PFA 粘性材料不需要材料数据库。由于定义粘性材料所需的输入数远少于复合材料所需的输入数，所以整个材料在 ANSYS 输入文件中定义。

除了上述软件模块外，Helius PFA 还包含一个附加的辅助程序：Composite Material Manager。Composite Material Manager 是一个独立程序，允许您特征化新的复合材料，并将它们添加到复合材料库中。