Návrh a simulace kompozitních materiálů

Kompozitní materiály transformují moderní inženýrství. Kombinací dvou nebo více odlišných materiálů vytvářejí inženýři struktury, které jsou silnější, lehčí a odolnější než cokoli, čeho může jediný materiál dosáhnout sám.

Co jsou kompozitní materiály?

Průmyslová odvětví po celém světě závodí o přijetí kompozitních materiálů, což zvyšuje poptávku po rychlejších a chytřejších způsobech navrhování a ověřování těchto vysoce výkonných materiálů.

Inženýři využívají sílu návrhu a simulace k uvolnění plného potenciálu kompozitních materiálů — od polymerů vyztužených uhlíkovými vlákny až po pokročilé struktury ze skleněných vláken. Definováním přesných vlastností materiálu, orientací vláken a sekvencí rozvržení týmy simulují reálná mechanická, tepelná a dynamická zatížení před vytvořením jediného prototypu. Simulační nástroje odhalují rozložení napětí, předpovídají režimy selhání a včas odhalují strukturální slabiny — snižují náklady na vývoj a zrychlují dobu uvedení na trh. V leteckém, automobilovém a energetickém průmyslu umožňuje návrh a simulace inženýrům s jistotou vyrábět lehčí, silnější a chytřejší kompozitní komponenty.

Navigace ve složitosti kompozit

Kompozitní materiály nabízejí neuvěřitelné výhody, přesto jejich jedinečné vlastnosti přinášejí významné technické a výrobní výzvy. Rozumíme těmto kritickým překážkám a jsme vybaveni inovativními přístupy, které vám pomohou efektivně je překonat.

Zvyšující se materiálová složitost

Na rozdíl od kovu se chování kompozitů liší podle orientace vláken, pořadí rozložení a kombinací materiálů. Jejich anizotropní povaha komplikuje predikci strukturální odezvy, vyžaduje pokročilé modelování a specializované odborné znalosti.

Strukturální validace se stává obtížnou

Validace kompozitních materiálů je složitější než u tradičních materiálů, zahrnuje více režimů selhání a vyžaduje rozsáhlé testování i simulaci, aby se virtuální modely sladily s výkonem v reálném světě.

Variabilita výroby

Kompozity jsou vysoce citlivé na výrobu. Distribuce pryskyřice a umístění vláken mohou způsobit defekty — dutiny, delaminaci nebo deformaci — které ovlivňují strukturální výkon. Konzistentní výroba zůstává nákladnou výzvou.

Softwarová řešení pro návrh a simulaci kompozitních materiálů

Pokročilý software pro návrh a simulaci řeší přímo ty nejnáročnější výzvy v oblasti kompozitního inženýrství. Od počáteční fáze návrhu až po výrobu umožňuje inženýrům pohybovat se rychleji, simulovat chytřejší a s jistotou vytvářet lepší kompozitní produkty.

Kus tkaného materiálu z uhlíkových vláken

Integrace kompozitního pracovního postupu

Siemens sjednocuje návrh a výrobu kompozitních materiálů — od koncepce a simulace až po plánování a výrobu optických tras — čímž eliminuje nákladné předávání dat a zachovává záměr návrhu v průběhu celého procesu.

správa kompozitů-87076-funkce (2) -640x360

Zrychlete optimalizaci návrhu

NX a Simcenter umožňují technikům rychle otestovat tisíce možností návrhu — orientace vláken, sekvencí rozvržení a materiály — což zkracuje dobu vývoje, řeže prototypy a pomáhá týmům rychleji najít ten nejlepší design.

Obrysový graf FEA zobrazující rozložení napětí nebo posunutí v složené komponentě.

Predikce a validace selhání

Simulační nástroje Simcenter efektivně modelují režimy selhání kompozitu, jako je delaminace, rozbití vláken a praskání matrice, což technikům umožňuje včas zachytit strukturální problémy a zvýšit bezpečnost při minimalizaci nákladných rekonstrukcí.

Člověk stojí na surfovém prkně v oceánu a drží surfovací prkno v pravé ruce.

Design s ohledem na výrobu

Siemens spojuje design a výrobu simulací produkovatelnosti s výkonem a zajišťuje, že kompozity mohou být vyrobeny tak, jak bylo navrženo, zvážením zakrytí, vytvrzování a umístění vláken před nákladnými nástroji a výrobou.

Jak můžete zajistit, aby výrobky, které vyrábíte z kompozitních materiálů, splňovaly požadavky na výkon a vyrobitelnost?

Inženýři používají návrh a simulaci k maximalizaci potenciálu kompozitních materiálů a včasné předpovídání výkonu a slabých stránek. Tento proces vytváří lehčí, silnější a chytřejší komponenty pro letecký, automobilový a energetický průmysl.

Produkovatelný kompozitní design se šipkami zobrazujícími plochý vzor v NX Composites

Produkty Siemens pro návrh a simulaci kompozitních materiálů

Siemens nabízí robustní, integrovanou softwarovou sadu pro kompozitní inženýrství, která zefektivňuje vše od návrhu až po výrobu. Inženýři mohou pracovat rychleji, simulovat efektivněji a vytvářet špičkové produkty, což organizacím pomáhá získat silnou konkurenční výhodu.

Propagační obrázek pro zkušební verzi produktu s modrobílým barevným schématem a rukou osoby, která drží telefon.

Další informace

Ke zhlédnutí

Webinář | Digitalizace vývoje kompozitních leteckých motorů

Webinář | Průmysl 4.0 pro vývoj kompozitních letounů

K poslechu

Podcast | eVTOL konstrukční návrh s využitím kompozitů a aditivní výroby

K přečtení

Případová studie | Oracle Red Bull Racing

Blog | Simulace únavy kompozitů vyztužených krátkými vlákny

Případová studie | Scuderia AlphaTauri