用工程模拟解决复合材料设计难题manbet

制造商越来越多地使用复合材料来可靠地解决实际行业问题。根据Counterpoint市场情报有限公司的数据，航空结构行业是增长最快的复合市场，从2009年到2019年的复合年增长率(CAGR)为12.7%。根据研究公司MarketsandMarkets的数据，到2021年，复合材料市场预计将从目前的700亿美元增长到1050亿美元。

好消息是，您可以使用正确的模拟工具和设计接口来克服这些挑战。

什么是复合材料?

复合材料，或复合材料，是两种或两种以上不同的材料结合在一起，以创造一种理想的优于其单个部件的新材料。

在工程上，复合材料是纤维增强复合材料的同义词。这种纤维坚固而坚硬，但如果没有聚合物将它们连接在一起，就缺乏连贯性。相比之下，聚合物本身是弱的。复合材料带来了一定的设计自由度，因为纤维的混合和方向可以根据您的需要量身定制。

航空航天、国防、汽车和其他行业经常使用复合材料，因为优越的机械性能必须与轻量化设计相结合。例如，风力涡轮机制造商经常在转子叶片设计中使用纤维增强复合材料，这需要气动和复杂的层压结构。复合材料提供了轻质，几何复杂的结构，需要创建优化和高效的转子叶片。

此外，许多航空航天设计师在他们的设计中使用复合材料来设计任何不受冲击的结构，如起落架或下架。飞机上的许多其他结构，包括横梁、架子和蒙皮，都可以用复合材料板制成。例如，最近的波音787设计使用了超过50%的复合材料。

然而，复合材料的模拟非常困难，通常需要多个仿真工具来求解和建模复合材料层和性能。

设计工程师如何才能在最短的时间内以最高的精度成功地模拟复合材料?

跨平台共享模型

万博Ansys与各种软件供应商合作，为复合材料制造、设计和分析提供完整的工作流程。例如，Ansys Comp万博osite PrepPost (ACP)与HDF5 Composite CAE接口协同工作，为设计工程师提供用户友好和快速的工作流程AniForm，CADWIND，9 t实验室而且六角解决方案。HDF5接口是一种独立于厂商的交换格式。使用该界面，设计师可以体验到更大程度的创新、更快的上市时间和更简单、更易于访问的设计工作流程。

通过HDF5接口，用户可以将复合材料铺层数据传输给ACP，以完成并加快从制造过程建模到实际操作性能模拟的整个计算机辅助工程链。结合这些产品，工程师可以跨平台设万博网计，轻松协作，并在一个地方使用他们熟悉的模拟工具。

ACP和AniForm工作流

对于薄壁、壳状复合材料零件，常采用复合成形加工工艺。的AniForm套件模拟软件是最先进的解决方案，准确的复合材料成形预测。在优化的范围内，可以使用该软件研究大量的工装和搬运概念。例如，工程师可以同时考虑刚性模具和柔性膜。

使用HDF5接口，AniForm可以导出在成型过程中发现的新的复合材料铺层信息，然后将其传输到Ansys中进行分析。万博因此，可以更准确地描述ACP中复合材料的初始状态和材料性能，从而提高了结构模拟的质量。目标是展示从AniForm中的压模模拟到ACP中的结构模拟的整个过程链。

ACP和CADWIND工作流

复合压力容器是在高压下储存气体和液体的常见解决方案。其轻量化设计有利于汽车、航空航天和移动行业等广泛应用。

压力容器通常采用灯丝缠绕工艺制造。复合纤维丝或胶带绕着旋转衬垫以不同的角度缠绕。压力容器的叠层设计在许多方面都是由工艺决定的。在某些几何特征上，如容器穹顶，复合材料细丝在某些区域重叠多于其他区域，它们的取向角和力学性能不同。CADWIND模拟灯丝缠绕过程，并生成自动铺设的机器代码。然后，ACP有限元模型(fem)可用于分析结构对内部压力、冲击和其他加载条件的响应，同时考虑到铺层的复杂性。

ACP和9T实验室工作流程

Fibrify支持将文件直接导出到Ansys ACP，因此用户可以运行有限元模拟，从而针对施加的载荷优化纤维万博放置。数据传输是通过HDF5接口实现的，因此，从设计到有限元模拟和制造的整个CAE链是封闭的，无需解释设计数据。

ACP和Hexagon工作流

六边形的视觉系统3D是一种光学扫描仪和软件工具，可以帮助工程师克服这一挑战。视觉系统3D通过扫描和数字化半成品碳复合材料部件的纤维方向，通过详细的表面纹理映射，在模拟中准确地描绘复合材料。结合3D建模数据，Hexagon软件提供了3D纤维取向测量，与仿真或设计数据进行比较，以检测、记录和分类以前难以定义的生产错误。

此外，Hexagon软件可以将这些信息导出为HDF5格式，这些信息可以通过HDF5接口导入并无缝映射到有限元网格上，然后对故障风险进行测试。

通过与领先的供应商合作并使用HDF5接口，Ansys及其合作伙伴希望为设计工程师提供快速、准确和健壮的工作流程开发产品所需的解决方万博案。万博网

特别感谢我们合作伙伴的合作和用例:

• Nägeli瑞士股份公司
• Bcomp有限公司
• 东丽
• CADWIND
• 六角
• 9 t实验室
• AniForm
• 瑞士西北应用科学与艺术大学