| |
GENOA是Alpha
STAR公司的旗舰软件产品，GENOA能够在最少的试验基础上有效预测航空航天结构的强度、可靠性以及耐久性，是一套综合的结构设计分析软件，综合了有限元与微观力学方法，能够分析聚合物基复合材料、陶瓷以及金属材料裂纹的扩展过程。其逐步失效分析方法能够分析编织（整体、2D或3D）、层合板、缝合、机织等形式的复合材料内部裂纹的生成、扩展直至最终破坏的过程。
RTM-Worx功能介绍
★ 渐进失效静力学分析(PFA_STATIC)
◇ 基于虚拟加载技术逐步进行外载荷的分解加载，逐步分析获得单元和结构上的最大许用载荷，在分析获得最大许用载荷的过程中，可考虑材料性能的变化和非线性及结构几何的变化。
◇ 预测裂纹萌生和扩展，计算结构损伤位置，利用复合材料的多种失效模式，外载荷可包含外部的静力载荷、温度及环境影响
◇ 可选择断裂力学的常规使用方法，如虚拟裂纹闭合技术（VCCT）和离散衔接区模型（DCZM）。
◇ 默认来了有限元求解器MHOST
◇ 与商业有限元软件的包括：MSC.NASTRAN，MSC.MARC，ABAQUS软件，ANSYS软件和LS–DYNA实现集成。允许用户输入，处理MSC.NASTRAN，MSC.MARC，ABAQUS软件，ANSYS软件和LS - DYNA模型，并在GENOA中进行失效分析。
★ 逐步失效低速冲击分析
◇ 计算在低速冲击载荷作用下所造成复合材料内部损伤的位置,在计算时使用多种复合材料失效模式。
◇ 用户可以使用不同的断裂力学方法,包含:虚拟裂纹闭合方法(VCCT)和离散衔接区模型 (DCZM) 。
★ 虚拟裂纹闭合技术
◇ 将虚拟裂纹闭合技术（PFA-VCCT）和疲劳裂纹扩展（FCG）技术结合有效评估金属结构疲劳寿命，
◇ 在循环周期加载情况下,根据预先判断的金属件裂纹扩展路径进行裂纹扩展分析。
★ 离散衔接区模型
◇ 基于双线性弹簧单元；
◇ 对有限元网格尺寸敏感；
◇ 避免使用“奇异”裂纹单元，由于不使用“奇异”单元，扩展网格准备工作被消除掉；
◇ 计算效率依赖于位移和节点力。
★ 蜂窝夹芯板结构
◇ 采用先进的理论来预测蜂窝复合材料结构的横向剪切破坏，例如通过各种失效理论计算，剪压差，弯曲核心粉碎，表面起皱和内部细胞屈曲；
◇ 充分利用GENOA逐步失效技术进步来预测损伤产生，损伤扩展和复合材料蜂窝结构的最终失效；
◇ 预测复合材料结构逐步失效下的响应，包含蜂窝失效的2D/3D编织/复合/机制/梭织面片，从微观结构开始跟踪裂纹；
◇ 利用虚拟裂纹闭合区域模型和离散凝聚力技术（VCCT
/ DCZM）预测界面层蜂窝复合材料结构损伤的最终失败的开始，生长；
★ 逐步失效的动力学分析
◇ 在GENOA软件中集成LS-DYNA软件，使复合材料结构的逐步失效分析可以使用LS-ＤYNA的显式瞬态动态算法，复合材料结构的复杂行为，其中包括大变形和广泛的物质降解，可准确地预测这一模拟模块。
◇ 有效模拟完整的低或高速冲击的事件，包括破坏起爆，损伤扩展以及复合结构的最终崩溃的一个。
★ 准静态（低周）逐步失效疲劳分析
◇ 结构在恒幅载荷下，复合材料和金属结构有效的疲劳寿命评估；
◇ 确定复合材料和金属结构的循环荷载作用下初始损伤的产生寿命；
◇ 可以分析每种应力水平级别下的累计损伤，预先需要确定S-N曲线；
◇ 多因素相互作用模型（MFIM），可以考虑包含表面光洁度、温度等多种因素对结构的疲劳寿命影响；
◇ 可以同GENOA-PA一起分析进行概率寿命预估。
★ 谐波疲劳（高周）逐步失效分析
◇ 确定复合材料和金属结构根据应用循环载荷作用下疲劳破坏起始位置；
◇ 对于每一级应力水平，计算其累计损伤；
◇ 多因素相互作用模型（MFIM），可以考虑包含表面光洁度、温度等多种因素对结构的疲劳寿命影响；
◇ 可以同GENOA-PA一起分析进行概率寿命预估。
★ 功率谱密度 (PSD)
◇ 评估复合材料结构和金属结构在高于结构固有频率1/3的PSD载荷作用下的疲劳寿命；确定结构在PSD载荷谱作用下的初始破坏；
◇ 对于每一级应力水平，计算其累计损伤；
◇ 多因素相互作用模型（MFIM），可以考虑包含表面光洁度、温度等多种因素对结构的疲劳寿命影响；
◇ 可以同GENOA-PA一起分析进行概率寿命预估；
◇ 评估材料S-N 曲线由于模态频率造成的退化。
★ 随机疲劳（谱载荷）逐步失效分析
◇ 确定复合材料和金属结构在遭受一系列变幅值和变周期复合材料和金属结构的疲劳寿命；
◇ 能够和GENOA-PA一起解决疲劳概率问题。
★ 断裂力学疲劳
◇ 综合逐步失效分析-虚拟裂纹闭合技术和疲劳裂纹扩展模块，提供有效地方法评估金属结构寿命；
◇ 提供可靠的分析工具分析金属结构在周期载荷作用下的初始位置沿着预定的路径裂纹的扩展。
★ 逐步失效单位粒子模型
◇ 使用简化的周期结构描述复合材料层用于计算微观层单位粒子的应力场和损伤分布；
◇ 根据单位粒子厚度方向不同的失效模式计算不同阶段损伤过程。
★ 材料特性分析（MCQ）
◇ 基于纤维和基体预测层板（ply）的特性；
◇ 在有或者没有试验数据的情况下进行复合材料特性校准，包括环境效应；
◇ 确定聚合体、金属和陶瓷的断裂韧性。
★ 材料不确定性分析（MUA）
◇ 确定预测每一层的响应范围和失效机理；
◇ 确定材料特性和加工参数的离散性对失效机械特性的影响和灵敏度。
★ 材料特性优化（MCO）
◇ 一个集成了材料特性和优化功能模块，用于调整所选择的复合材料系统的一半纤维/基体特性，使调整后的材料特性能够很准确的复现ASTM试件试验结果（应力应变场）；
◇ 一个虚拟测试仿真系统，通过数值仿真，仅有少量的实验结果就可以获得结构和材料的性能。
★ 纳米材料特性分析（MCA NANO）
◇ 计算以聚合物和陶瓷为基体，其中排列像粒子的小纤维的复合材料的层纳米特性特征；
◇ 预测层特性：
● 模量
● 泊松比
● 强度
● 考虑加工瑕疵如空隙
◇ 如果有细小的纤维随机分布在基体里可以用MCA模块计算层特性。
★ 缠绕分析 (FW)
◇ 支持压力容器的复合材料重叠缠绕的设计和分析。将高级复合材料力学和特定的用于缠绕分析的模块结合在一起；
◇ 在指定容器维度纤维/基材料属性并考虑载荷和刚度影响的情况下，进行的低保真度优化，其输出结果包含：螺旋缠绕/环形缠绕，铺层厚度，并估算破裂压力、总的复合材料缠绕重量。
★ 逐步失效优化（PFO）
◇ 在最小服务寿命损伤设计的原则下最大化设计复合材料结构的结构性能。这样就可以使得设计增强耐久性和损伤容差；
◇ 在整个材料损伤范围最小化目标函数。
★ 可靠性分析（PA）
◇ 考虑材料特性，载荷条件和服务加工环境的不确定性条件下复合材料结构逐步失效仿真分析；
◇ 基于用户自定义的扰动随机另生成各种概率相应和灵敏度；
◇ 使用一下数值预测复合材料结构的复杂响应；
◇ 累计分布函数（CDF）；
◇ 概率密度密度函数（PDF ）；
◇ 概率灵敏度；
◇ 最可能设计方向的随机变量。
★ ASTM试样特性参数图
◇ 生成铺层特性相对于铺层角0度，+/-45度和90度百分比函数图；
◇ 生成机械特性包括刚度，强度和泊松比；
◇ 同时生成复合材料热特性、如热膨胀系数、热传导系数和比热。
GENOA软件与FEA软件的区别：
◆ 支持更广泛的材料分析,包含：金属、陶瓷、复合材料和纳米材料(PMC基复合材料和陶瓷基复合材料)；
◆ 基于微观力学算法的技术,可对纤维基底的材料性能退化和损伤进行追踪；
◆ 在有限元分析结果的基础上建立结构的损伤模型,在损伤模型进行分析,分析过程中对损伤进行跟踪。
|
