万博ANSYS的博客
2020年12月18日
用工程仿真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现实世界的工业问题。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材料市场，2009年至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。
然而，复合材料也带来了独特的建模和制造挑战，因为它们的各种组成材料和方向。当复合材料被用作长期使用的材料(如金属)的替代品时，确定其长期可靠性尤其具有挑战性。
好消息是，您可以使用正确的仿真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组合在一起，创造出一种新材料，这种新材料在理想情况下比其单个部件优越。
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粘合在一起，就缺乏连贯性。相反，聚合物本身就很弱。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进行定制。
航空航天、国防、汽车等行业经常使用复合材料，因为优异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其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板结构。复合材料提供了制造优化和高效的转子叶片所需的轻质、几何复杂的结构。
此外，许多航空航天设计师在设计非冲击轴承结构时使用复合材料，例如起落架或下架。飞机上的许多其他结构，包括横梁、架子和外壳，都可以用复合材料板制成。例如，最近的波音787设计由50%以上的复合材料构成。
然而，复合材料可能非常难以模拟，通常需要多个模拟工具来求解和建模复合材料层和属性。
设计工程师如何在最快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与多家软件供应商合作，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接口一起工作，为设计工程师提供用户友好且快速的工作流程AniForm，CADWIND，9 t实验室和六角解决方案。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，用户可以将他们的复合材料分层数据与ACP传输，以完成和加快整个计算机辅助工程链，从制造过程建模到模拟运行性能。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仿真工具。
ACP和AniForm工作流
模拟复合材料模型的第一步是考虑制造效应，如材料剪切、纤维方向和厚度的变化。这是必需的，因为这些特性会显著影响等效部件的刚度，最终影响部件的净重。
对于薄壁、壳状复合材料零件，复合成形加工技术是常用的。的AniForm套件模拟软件是国家的最先进的解决方案，准确的复合材料成形预测。在优化范围内，可以使用该软件研究许多工具和处理概念。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可以导出在成形过程中发现的新的复合材料分层信息，然后将其转移到Ansys中进行分析。万博因此，可以更准确地描述复合材料在ACP中的初始状态和材料性能，从而提高了结构模拟的质量。目标是显示整个过程链从压模模拟在AniForm结构模拟在ACP。
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用解决方案。它们的轻量化设计有利于在汽车、航空航天和移动工业等领域的广泛应用。
压力容器通常是用灯丝缠绕工艺制造的。复合长丝或胶带以不同的角度缠绕在旋转的内衬上。压力容器的叠层设计在许多方面是由工艺决定的。在某些几何特征上，如容器圆顶，复合丝在某些区域的重叠比其他区域多，并且它们的取向角度和力学性能不同。CADWIND模拟灯丝缠绕过程，并为自动铺设生成机器代码。然后，ACP有限元模型(fem)可以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
连续纤维3D打印为热塑性复合材料部件的设计和制造方式带来了范式变化。9T Labs提供了一款集成到spacecclaim中的软件fiberify，用户可以完全自由地设计复合材料部件，在整个部件上放置纤维，并在后期实时控制增材制造硬件。
Fibrify支持将文件直接导出到Ansys ACP，这样用户就可以运行有限元模拟，从而针对施加的载荷优化纤万博维的放置。数据传输通过HDF5接口实现，因此，从设计到有限元模拟和制造的整个CAE链都是封闭的，无需解释设计数据。
ACP和Hexagon工作流
Hexagon的3D视觉系统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通过详细的表面纹理映射，对碳复合材料半成品零件的纤维方向进行扫描和数字化，从而在模拟中准确地描绘复合材料。结合3D建模数据，Hexagon软件可提供3D纤维方向测量，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软件可以以HDF5格式导出这些信息，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，然后进行故障风险测试。
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，准确和强大的工作流程开发产品所需的解决方万博案。万博网
特别感谢我们的合作伙伴的协作和用例:
看看Ansys能为万博您做些什么
看看Ansys能为万博您做些什么
联系我们
立即联系我们
