複合材料分析的熱門領域與發展方向是什麼？

01-15

各位好~ ：）
在下初來乍到，是車輛工程專業大四本科的學生。在學校里參加比賽時偶然接觸到碳纖維複合材料（碳纖維+PET+樹脂），非常感興趣。
比賽中的一些創新遇到困難就是由於缺乏對複合材料分析方面的知識，所以現在也一直在自學ABAQUS。目前還只停留在靜力階段……

研究生階段想繼續向複合材料分析方向發展，所以想了解一下這個領域的詳細情況。主要側重於分析而不是材料的製備。
在模擬論壇上看大神們討論神馬Hasin準則……貌似做失效研究方面比較多？不知道現在複合材料分析的發展前景是如何呢~主要需要突破的難點在哪些地方？是失效準則的確定？抑或基於PYTHON等語言對ABAQUS等程序的二次開發？又主要應用於哪些領域呢？汽車的主要承載構件還是用的金屬，是否是受限制於複合材料分析的準確性捏~
看國外大學對該方向的介紹，感覺研究的方向非常微觀。是國外領先我們太多了么……
渴望聽到各位的答覆喲~

纖維增強複合材料（Fiber Reinforced Polymer）的應用大部分在航空航天領域，看中的是其高比強度、高比剛度等性能，可以降低結構重量，提高飛行性能和有效載荷能力；在汽車領域用的較少，主要在賽車上用，減重以提高速度，例如蘭博基尼超跑和一些F1賽車。

複合材料整體就是個熱門領域，製造和設計同樣重要，與金屬不同，複合材料設計的時候就要考慮到製造，所謂「設計製造一體化」，而設計分析上最最重要的難點就是失效準則，也是當下的熱門，包括面內的失效和面外的失效，你提到的Hashin準則是一個應用廣泛的失效準則，也是第一個將復材基體和纖維失效分開的準則，現在Abaqus等CAE軟體中都有集成（限殼單元），如果做學術那就得用其他複雜的，比如Puck和LaRC系列準則。題主可以先找本複合材料力學書或者手冊翻一翻入個門。。。

關於分析的熱門領域就太多了，無非是解決一些比較複雜的非線性問題，比如失效準則、材料退化方式、宏觀微觀跨尺度分析、剛度設計優化、連接、衝擊、後屈曲、抗撞性、濕熱效應、無損檢測、健康監測。。。。我們航空方面是這樣的，汽車等其他行業可能沒有這麼多問題，前面幾個是基礎，如果單純研究就偏力學方向，後面的就是工程問題設計分析，每個問題有各自的特點，但凡涉及到失效了就可能得搞一下準則，依分析目的與精度要求而定。

另外軟體只是一個解決問題的工具而已，屬於研究的基本技能吧；至於用Python進行二次開發也是對需要進行參數化建模研究或者實現CAE界面不能完成的功能時需要的，具體問題具體看待。

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熱門領域有碳纖維複合材料的研究和應用，玻纖的都顯得弱一點，因為性能確實無法跟碳纖維的比。。。。。。

這種問題，你只要去看看複合材料的國際性學術會議有哪些議題你就知道了。

汽車車身輕量化是複合材料應用的一個方向，特別是在新能源電動汽車上，複合材料的應用越來越廣泛。

用於汽車輕量化的複合材料性能模擬仍有極大的探索空間。

典型對標車型:

寶馬i3(車門骨架為碳纖維、車門內外板均為工程塑料)

smart(門蓋外板均為工程塑料)

路虎極光(塑料尾門)

1. 玻璃纖維複合材料，相對碳纖維，價格便宜，應用有很多，比如，用於絕緣材料的層壓板，纏繞的管和大型儲罐，風力發電的葉片，高速列車的車體等。

2. 碳纖維複合材料，相對成本高，民用上有體育器材等。看好中國大飛機項目，一旦真正上馬，會帶動一大批相關產業發展。

題主你好我研究生主要方向是複合材料多尺度分析主要偏力學方向複合材料基礎力學方面的研究最經典的應該是經典層合板理論對於很多宏觀的問題他應該都可以算得比較準確（對於一些比較複雜行為如後屈屈等可能需要修正），後來為了考慮細觀上的結構又誕生了自洽法Mori-Tanaka方法等可是他們本身也是為了平均細觀上的力學性能從而用等效的材料求宏觀上的性能

以上摘自複合材料力學書

下面說說我的觀點我認為對於復材研究很多像題主說得損傷實效的研究這是因為複合材料損傷確實是一個比較難解決的問題難點主要在於：1.失效的模型是否準確，是否具有普適性2.失效往往涉及到非線性問題，因此收斂性以及計算效率都是需要考慮的問題

最後再說說題主說得軟體上的問題。我現在也用Abaqus 模擬材料的損傷行為 Abaqus 為用戶提供介面從而定義用戶自己的材料。但是如果繼續深入做下去，可能也會遇到一些瓶頸，這個我暫時沒遇到但是畢竟是個商業軟體

就這麼多吧因為理論能力有限只能回答這麼多希望對題主有所幫助

祝好

既然邀請我答，就說一點吧，雖然lz的問題太泛。不過lz怎麼知道我天天跟碳纖維環氧樹脂複合材料打交道的？：）

來法國後才接觸到這種材料，我不是學材料的，圖盧茲的機械專業里很多碳纖維符合材料的課程，可以說是為航空航天製造業服務的。這但個跟lz專業沒是什麼關係，lz可以關注一下用於提供車輛動力的碳纖維複合材料做的飛輪電池。汽油越來越少啦～

側重於分析而不是材料的製備，lz是想做純計算的工程師么？simulation也需要實際測試結果來進行比較和完善。

工作後基本上只用玻璃纖維樹脂的複合材料了。

汽車輪胎的橡膠材料多為炭黑填充複合材料屬於顆粒複合材料這個方向問題也比較多有興趣可以了解下