随着计算机辅助技术的兴起，将计算机辅助技术用于复合材料的研发和复合材料结构的设计优化成为主流趋势和必然方向，出现了很多基于层合板理论的复合材料力学分析程序和商用软件包，本次推荐的3D制作Digimat就是其中的佼佼者，3D制作Digimat也是其被MSC公司收购后推出的最新版本，欢迎下载体验。

作为一款非线性多尺度材料和结构物建模平台，3D制作Digimat提供一整套最佳建模解决方案，针对材料开发人员和结构分析人员提供了六个主要模块，涵盖多相材料的性能预报、材料微观结构建模与分析、材料数据管理、材料模型的实验数据校对、工艺分析结果的读取与映射、工艺仿真软件和结构有限元软件的接口，以及蜂窝或泡沫夹芯结构的虚拟设计和虚拟实验等。可满足复合材料供应商和终端用户设计最佳的新款材料和结构物的需要，包括原材料的复合(例如工程塑料、橡胶和碳纤维增强塑料CFRP等)以及制成品的加工工艺(例如注塑成型法)等。

功能模块介绍：

1、DIGIMAT-MF

DIGIMAT-MF是基于Eshelby夹杂理论，采用Mean Field均匀化方法的多相材料非线性材料本构预测工具。作为一种半分析方法，DIGIMAT-MF可以对所有增强相为椭圆形拓扑的多相材料进行快速准确的性能预测，获得刚度矩阵和工程常熟，并可通过定义失效准则和虚拟实验的加载条件，给出虚拟实验曲线。

在DIGIMAT-MF中，只需要输入每一相材料的材料本构，通过定义复合材料的微结构信息，如增强材料的形状、增强材料的体积含量、增强材料的方向分布和铺层信息等就可以快速获得均化后的材料本构。

DIGIMAT-MF中的均化算法包括：Mori-Tanaka法;双夹杂法;第一阶和第二阶均化;多级多步均化。DIGIMAT-MF支持的单相材料本构模型包括：力学/热力学本构(线弹性、热线弹性(各向同性、横观各向同性、正交各向异性和各向异性)、线粘弹性、弹塑性、热弹塑性、考虑Lemaitre-Chaboche损伤的弹塑性弹粘塑性、热弹粘塑性、粘弹粘塑性、超弹性(有限应变)和弹粘塑性(有限应变)等)、热学模型(傅立叶定律)和电学模型(欧姆定律)等。

DIGIMAT-MF支持的微观结构包括：多增强相夹杂、层合板、椭球拓扑增强相(球状、片层状、短纤维、连续纤维)、增强相长径比分布概率定义、增强相方向定义(统一方向、随机方向、二阶分布矢量)、空洞夹杂和界面相定义，以及刚体、准刚体和变形体增强相。

DIGIMAT-MF支持的虚拟实验加载包括：单调加载、循环加载、自定义历程加载;多向应力应变载荷;力学载荷、热力学载荷;预测热传导和导电性能;加载有限元软件分析结果。

DIGIMAT-MF支持的失效模式包括：

(1)FPGF模型 (First Pseudo-Grain Failure模型)，用于短纤维增强材料的渐进失效。

(2)失效准则可建立在宏观和单相(纤维、基体等)等不同尺度上。

(3)失效模型包含：最大应力、最大应变、Tsai-Hill2D&3D、Azzi-Tsai-Hill2D、Tsai-Wu2D&3D、Hashin-Rotem2D、Hashin2D&3D等。

(4)与应变率相关的失效准则。

(5)Leonov-EGP或超弹材料的失效准则。

作为DIGIMAT的核心模块，DIGIMAT-MF可以帮助用户快速建立非线性的复合材料模型，预报不同材料、不同微结构特征下的材料性能变化，DIGIMAT-MF所建立的材料模型可用于材料数据库的输入、保存、管理以及在与有限元软件耦合计算中的调用。

2、DIGIMAT-FE

DIGIMAT是通过建立反应材料微观结构特征的代表性体积单元(RVE)，并通过有限元分析获取材料均化性能和微观尺度上局部应力应变情况的模块。通过定义单相材料的材料本构模型，微结构的几何特征即可采用相应的随机算法生成材料微观结构特征单元的随机几何模型，并通过调用商用有限元程序计算材料微观结构上的应力应变分布情况，并可在后处理中分析应力应变的分布概率以及材料的等效均化本构模型。

相比MF方法，DIGIMAT-FE能够模拟的增强相几何形状更为广泛，软件提供了多种用于描述增强相的基本几何拓扑，并可通过几何的重叠干涉获得更为复杂的增强相几何，此外还可以导入自定义的增强相几何文件。

DIGIMAT-FE支持的微结构包括：微结构几何定义(纤维体积含量、纤维形状和增强相方向定义(统一方向、随机方向和二阶分布矢量))、增强相尺寸分布概率定义、涂层或界面定义、增强相的聚集定义、纤维树脂之间的脱粘和铺层结构。

微观结构分析的后处理主要分为两部分。首先是商用有限元程序中的后处理结果，在FEA软件的后处理中可以得到纤维和树脂上的应力应变分布，相应失效因子的分布，以及界面脱粘情况。另外还可以用过DIGIMAT-FE的后处理对纤维和树脂上的应力应变分布进行统计，获得分布概率和平均结果。

3、DIGIMAT-MX

DIGIMAT-MX是DIGIMAT的材料数据库，用于存储、管理材料试验数据和DIGIMAT材料模型。很多著名的复合材料厂商为DIGIMAT-MX提供了公开的材料数据。通过DIGIMAT-MX，材料供应商和材料使用部门之前的材料性能数据链被联系起来，通过加密处理，材料数据供应商可以定向地将数据发布给特定的使用者，而不会被使用者获取材料模型的细节，从而有效地保护供应商的知识产权。

逆向工程是MX的另一个重要功能。复杂本构模型的单相材料(如树脂、界面相和杂质相等)的力学性能往往是很难获得的，需要大量的实验。逆向工程可以帮助用户利用少量的宏观实验曲线，通过逆向回归迭代，得到需要修正的单相材料的材料本构。复合材料往往由于材料缺陷和工艺缺陷，呈现实际材料的应力应变曲线与理论模型存在偏差的现象，使用逆向工程可以将这些缺陷造成的非线性特征考虑在材料模型中，从而使材料模型更加贴近实际情况。

逆向工程支持的回归数据包括：材料本构((热)线弹性、粘弹性、(热)弹塑性和(热)弹粘塑性等)和其他可回归的特征数据(纤维长径比、失效模型中的材料强度、材料性能与温度的相关性)等。

4、DIGIMAT-CAE

DIGIMAT-CAE是DIGIMAT与其他有限元程序的接口，通过DIGIMAT-CAE，工艺仿真软件、DIGIMAT-MF和结构仿真软件被连接起来，从而实现考虑工艺影响的多尺度耦合的结构有限元仿真。

DIGIMAT-CAE支持的FEA软件包括：Nastran Sol400、NastranSol600、Nastran Sol700、MSC.Marc、Abaqus/CAE、Standard& Explicit、ANSYS Mechanical、LS -DYNA Implicit &Explicit、Optistruct、PAM-CRASH、RADIOSS和SAMCEF-Mecano。

5、DIGIMAT-MAP

复合材料的结构性能往往受到工艺的显著影响，因此在复合材料结构分析时，考虑其工艺影响是十分必要的。然而由于算法的差异，工艺仿真所使用的网格往往与结构分析所使用的网格无论从尺寸上还是从类型上都是截然不同的。DIGIMAT-MAP是一款功能强大的映射工具，可以将工艺分析得到的结果映射到结构分析的网格上。DIGIMAT支持的映射数据包括：纤维方向分布、温度、残余应力和熔接线等。

DIGIMAT -MAP支持的网格格式包括：Patran、Abaqus、ANSYS、Ideas、LS-DYNA、PAM-CRASH、RADIOSS、REM3D、SAMCEF和3DTimon。

DIGIMAT -MAP支持的映射数据格式包括：DIGIMAT、Moldex3D、Moldflow Mid-Plane、Moldflow

3D、REM3D、SigmaSoft和3DTimon。

7、Micross

夹层结构(蜂窝或泡沫)以轻质、高结构稳定性等特点被越来越多地应用在航空航天工业。然而由于实际的试样试验中无法避免夹具产生的应力集中，在这样的应力集中下，蜂窝结构极容易被压扁，因此很难采用实际实验准确获得蜂窝夹层板的力学性能。Micross是一个蜂窝夹层结构的虚拟实验平台。在Micross中，用户通过定义蜂窝的基本几何形状和材料本构，定义蒙皮材料，通过调用自带的有限元求解程序即可以实现对蜂窝夹层板三点弯曲、四点弯曲、面内剪切等典型实验结果的预测，并自动生成分析报告。

Micross支持的失效模式包括：芯材(最大应力)和蒙皮(最大应力、Tsai-Wu、Tsai-Hill和Azzi-Tsai-Hill)等。