ANSYS ACP 复合材料铺层无人机结构仿真，附带详细讲解视频和案例模型 原创

本案例文档，适合本科毕业设计水平，具有极高参考价值，请合理使用文档。涉及ACP复合材料铺层，后处理等相关设置方法。过程详细，结果合理。相关复合材料铺层均可使用该文档方法设置完成。

附带详细讲解视频和案例模型

复合材料因其高比强度、可设计性强等特点，在无人机轻量化结构中应用广泛。本文基于ANSYS软件平台，详细阐述复合材料无人机结构仿真的全流程操作，涵盖几何处理、材料定义、铺层设计、载荷施加及结果验证等关键环节。通过本文，用户可系统掌握复合材料结构仿真技术，优化无人机设计，确保结构安全性与可靠性。

几何模型预处理

抽壳处理（Shell Extraction）无人机结构多为薄壁壳体，需将实体模型转换为壳单元以提升计算效率。操作路径：Geometry > 右键部件 > 选择“抽壳”，输入设计厚度（如0.2mm）。

注意事项：抽壳后需检查面法向方向（Tools > 面法向），确保所有面外法向一致，避免后续分析中出现应力方向错误。对于多曲面模型，抽壳可能导致局部厚度不均，需通过“偏置面”功能手动调整。

细节简化，删除非关键特征：移除直径小于2mm的孔、倒角及装饰性结构（选中孔边缘 > Delete）。

合并面：针对相邻面片，使用“合并面”工具（Tools > 合并面）消除微小间隙或尖角。案例：机翼与机身连接处常存在微小面片，合并后可提升网格质量。若模型关于XY平面对称，可仅处理单侧结构，再通过镜像生成整体（Tools > 镜像）。镜像验证：镜像后需检查对称面是否完全贴合，避免因公差导致网格不连续。

删除冗余部件，移除内部支撑管、非承重连接件等，仅保留主承力结构。示例：无人机起落架安装座若与静力分析无关，可直接删除以简化模型。

接下来我们将进行建模处理，首先打开软件，主要工作是划分网格并进行命名。在这一过程中，添加的元素对分析并无实际影响，关键在于确保能够进行计算。相关属性的设置将在后续的ACP阶段进行。在划分网格时，我们首先尝试使用3毫米的尺寸，若效果尚可，亦可选择更密集的网格划分。接着，我们需要对不同的部分进行命名，明确其功能和关键特性。详细的操作步骤如下：

网格尺寸控制，初始尺寸：推荐3mm，平衡计算精度与效率。网格划分方法随意，面网格都能划分成功，但是如果是体网格，可以用不同方法试一下，看看那种方式更合理网格更少。

最终网格图如下所示。局部加密：针对高应力区域（如机翼根部、连接孔），插入尺寸控制，加密至1mm。加密原则为应力梯度越大，网格越密。网格质量验证雅可比（Jacobian Ratio）：通过Mesh Metric工具检查，建议值>0.3。若雅可比比过低，可调整网格类型为四边形主导（Quad Dominant）或重新划分局部区域。

命名选择集（Named Selections）按部件功能创建命名集。使用“框选+过滤器”快速选择相同特征的面或边。命名规则统一为英文，避免后续ACP模块识别错误。

对于尺寸为1.5毫米的部分，右键选择创建Name selection，命名为15face；尺寸为2.5毫米的部分，命名为15face，管子部分命名为1guanzi（最好是逐一创建，以避免因不连续而导致的警告信息）。

ACP模块设置（复合材料铺层），更新完成后，选择正确的模块进行前处理和后处理，接着进行ACP建模。同时，考虑到部分部件已被隐藏，需找到相应模块，仅共享几何形状，并创建静态结构模块。将静态结构模块的结果和ACP的set up结果传递给相应模块。双击打开模块，进行材料铺层设置。使用毫米作为单位。

 材料定义，在E模块下双击Engenering Data，找到材料数据库，对模型材料进行设置，添加Aluminus Alloy、Epoxy Carbon UD(230Gpa) Wet、Epoxy Carbon Woven(230Gpa) Wet材料。定义材料的弹性模量、泊松比等属性。回到mechanical界面，更新材料，确保材料属性正确加载。

在创建材料时，我们使用编织材料，并根据需要调整材料属性。我们创建以下三个不同的材料层，并设置厚度。外层铺层：厚度0.2mm（编织材料）。

内部铺层：厚度0.2mm（UD材料）。

内层铺层：厚度0.175mm（UD材料）。

铺层方向与坐标系，创建单元集并进行坐标系设置。对于不同的部件，使用全局坐标系进行设置，并检查不同方向的显示效果。创建第二个部件时，确保其坐标系正确设置。

 铺层设置，管子为1mm，铺层设置如下：

接着，为1.5毫米的face15进行铺层，总层数8层。

接着，为2.5毫米的face25进行铺层，中间层有12层厚度为1.75毫米的UD材料，采用对称铺层设置。

创建完毕后，可查看总厚度，确保所有部件的厚度均正确。

在前处理模块中完成计算后，保存并更新，然后进入后处理模块。

静态结构分析设置