Komposiitmaterjalide projekteerimine ja simulatsioon

Komposiitmaterjalid muudavad kaasaegset inseneriteadust. Kombineerides kahte või enamat erinevat materjali, loovad insenerid struktuure, mis on tugevamad, kergemad ja vastupidavamad kui kõik, mida üksik materjal suudab saavutada üksi.

Mis on komposiitmaterjalid?

Tööstusharud kogu maailmas võidlevad komposiitide kasutuselevõtu nimel — see suurendab nõudlust kiiremate ja nutikamate viiside järele nende suure jõudlusega materjalide kujundamiseks ja valideerimiseks.

Insenerid kasutavad disaini ja simulatsiooni jõudu, et avada komposiitmaterjalide täielik potentsiaal - alates süsinikkiuga tugevdatud polümeeridest kuni täiustatud klaaskiust struktuurideni. Täpsete materjali omaduste, kiudude orientatsiooni ja paigutusjärjestuste määratlemisega simuleerivad meeskonnad reaalmaailma mehaanilisi, termilisi ja dünaamilisi koormusi enne ühe prototüübi ehitamist. Simulatsioonitööriistad paljastavad stressijaotusi, ennustavad rikke režiime ja paljastavad varakult struktuursed nõrkused — vähendades arenduskulusid ja kiirendades turule jõudmise aega. Lennundus-, auto- ja energiatööstuses annab disain ja simulatsioon inseneridele võimaluse ehitada enesekindlalt kergemaid, tugevamaid ja nutikamaid komposiitkomponente.

Liitkeerukuste navigeerimine

Komposiitmaterjalid pakuvad uskumatuid eeliseid, kuid nende ainulaadsed omadused toovad kaasa olulisi inseneri- ja tootmisprobleeme. Mõistame neid kriitilisi takistusi ja oleme varustatud uuenduslike lähenemisviisidega, mis aitavad teil neist tõhusalt ületada.

Materjali keerukuse suurenemine

Erinevalt metallist varieerub komposiitide käitumine sõltuvalt kiudude orientatsioonist, paigutusjärjestusest ja materjalikombinatsioonidest. Nende anisotroopne olemus raskendab struktuurse reaktsiooni ennustamist, nõudes täiustatud modelleerimist ja erialaseid teadmisi.

Struktuurne valideerimine muutub keeruliseks

Komposiitide valideerimine on keerulisem kui traditsiooniliste materjalide puhul, hõlmates mitut rikke režiimi ja nõuab nii ulatuslikku testimist kui ka simulatsiooni, et virtuaalsed mudelid vastavusse viia reaalse jõudlusega.

Tootmise varieeruvus

Komposiidid on tootmise suhtes väga tundlikud. Vaigu jaotumine ja kiudude paigutamine võivad põhjustada defekte - tühimikke, delamineerimist või vändumist -, mis mõjutavad struktuuri jõudlust. Järjepidev tootmine on endiselt kulukas väljakutse.

Komposiitdisaini- ja simulatsioonitarkvaralahendused

Täiustatud disaini- ja simulatsioonitarkvara tegeleb kõige raskemate komposiittehniliste väljakutsetega. Alates varases staadiumis projekteerimisest kuni tootmiseni annab see inseneridele võimaluse kiiremini liikuda, nutikamalt simuleerida ja enesekindlalt paremaid komposiittooteid ehitada.

Komposiittöövoo integreerimine

Siemens ühendab komposiitdisaini ja tootmise — alates kontseptsioonist ja simulatsioonist kuni kiudtee planeerimise ja tootmiseni — välistades kulukad andmete üleandmise ja säilitades disaini kavatsuse kogu protsessi vältel.

komposiitide-87076-funktsioon (2) -640x360

Kiirenda disaini optimeerimist

NX ja Simcenter võimaldavad inseneridel kiiresti testida tuhandeid disainivalikuid — kiudude orientatsioone, paigutusjärjestusi ja materjale —, vähendades arendusaega, lõigates prototüüpe ja aidates meeskondadel kiiremini leida parima disaini.

FEA kontuurgraafik, mis näitab pinge või nihkejaotust liitkomponendis.

Tõrke ennustamine ja valideerimine

Simcentri simulatsioonitööriistad modelleerivad tõhusalt komposiitrikete režiime nagu delamineerimine, kiudude purunemine ja maatriksi pragunemine, võimaldades inseneridel struktuuriprobleemid varakult tabada ja ohutust parandada, minimeerides samal ajal kulukaid ümberkujundusi.

Inimene seisab ookeanis lainelaual, hoides paremas käes lainelauda.

Tootmisteadlik disain

Siemens ühendab disaini ja tootmise, simuleerides tootlikkust jõudlusega, tagades komposiite ehitamise vastavalt disainile, kaaludes drapeerimist, kõvenemist ja kiudude paigutamist enne kulukaid tööriistade valmistamist ja tootmist.

Kuidas saate tagada, et komposiitmaterjalidest valmistatud tooted vastavad jõudluse ja valmistatavuse nõuetele?

Insenerid kasutavad disaini ja simulatsiooni, et maksimeerida komposiitmaterjalide potentsiaali, ennustades varakult jõudlust ja nõrkusi. See protsess loob kergemaid, tugevamaid ja targemaid komponente lennundus-, autotööstusele ja energiatööstusele.

Toodetav komposiitdisain koos noolemängudega, millel on lamedat mustrit NX Compositites

Siemensi tooted komposiitprojekteerimiseks ja simulatsiooniks

Siemens pakub tugevat integreeritud tarkvarakomplekti komposiittehnika jaoks, mis lihtsustab kõike alates disainist kuni tootmiseni. Insenerid saavad töötada kiiremini, simuleerida tõhusamalt ja ehitada suurepäraseid tooteid, aidates organisatsioonidel saavutada tugevat konkurentsieelist.

Reklaampilt sinise ja valge värviskeemiga toote proovimiseks ja telefoni hoidva inimese käega.

Lisateave

Vaata

Veebiseminar | Komposiitlennumootorite arendamise digitaliseerimine

Veebiseminar | Industry 4.0 komposiitlennustruktuuride arendamiseks

Kuula

Podcast | eVTOL konstruktsiooniprojekteerimine komposiitide abil ja lisaainete tootmine

Loe

Juhtumianalüüs | Oracle Red Bulli võidusõit

Blogi | Lühikeste kiududega tugevdatud komposiitide väsimuse simulatsioon

Juhtumianalüüs | AlphaTauri Scuderia