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Conception et simulation pour les matériaux composites

Les matériaux composites sont en train de transformer l'ingénierie moderne. En combinant deux ou plusieurs matériaux distincts, les ingénieurs créent des structures plus solides, plus légères et plus durables que tout ce qu'un seul matériau peut obtenir seul.

Que sont les matériaux composites ?

Les industries du monde entier s'empressent d'adopter les composites, ce qui stimule la demande pour des moyens plus rapides et plus intelligents de concevoir et de valider ces matériaux hautes performances.

Les ingénieurs exploitent la puissance de la conception et de la simulation pour exploiter tout le potentiel des matériaux composites, qu'il s'agisse de polymères renforcés de fibres de carbone ou de structures avancées en fibre de verre. En définissant les propriétés précises des matériaux, les orientations des fibres et les séquences de superposition, les équipes simulent des charges mécaniques, thermiques et dynamiques réelles avant de construire un seul prototype. Les outils de simulation révèlent la distribution des contraintes, prédisent les modes de défaillance et révèlent les faiblesses structurelles à un stade précoce, réduisant ainsi les coûts de développement et accélérant les délais de mise sur le marché. Dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'énergie, la conception et la simulation permettent aux ingénieurs de construire des composants composites plus légers, plus solides et plus intelligents en toute confiance.

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Faire face à des complexités composites

Les matériaux composites offrent des avantages incroyables, mais leurs propriétés uniques présentent de sérieux défis d'ingénierie et de fabrication. Nous comprenons ces obstacles critiques et avons mis en place des approches innovantes pour vous aider à les surmonter efficacement.

Complexité croissante des matériaux

Contrairement au métal, le comportement des composites varie en fonction de l'orientation des fibres, de la séquence de pose et des combinaisons de matériaux. Leur nature anisotrope complique la prévision de la réponse structurelle, ce qui nécessite une modélisation avancée et une expertise spécialisée.

La validation structurelle devient difficile

La validation des composites est plus complexe que celle des matériaux traditionnels, car elle implique de multiples modes de défaillance et nécessite à la fois des tests et des simulations approfondis pour aligner les modèles virtuels sur les performances réelles.

Variabilité de la fabrication

Les composites sont très sensibles à la fabrication. La distribution de la résine et le placement des fibres peuvent provoquer des défauts (vides, délamination ou déformation) qui affectent les performances structurelles. La régularité de la production reste un défi coûteux.

Solutions logicielles de conception et de simulation de composites

Des logiciels avancés de conception et de simulation permettent de relever de front les défis les plus complexes de l'ingénierie des composites. De la conception à la fabrication, il permet aux ingénieurs d'agir plus rapidement, de simuler plus intelligemment et de créer de meilleurs produits composites en toute confiance.

Un morceau de matériau tissé en fibre de carbone

Intégration des flux de travail composites

Siemens unifie la conception et la fabrication des composites, de la conception et de la simulation à la planification et à la production des trajets de fibre optique, en éliminant les transferts de données coûteux et en préservant l'intention de conception tout au long du processus.

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Accélérez l'optimisation du design

NX et Simcenter permettent aux ingénieurs de tester rapidement des milliers d'options de conception (orientations des fibres, séquences de couches et matériaux) en réduisant le temps de développement, en découpant des prototypes et en aidant les équipes à trouver le meilleur design plus rapidement.

Diagramme de contour FEA montrant la distribution des contraintes ou des déplacements dans un composant composite.

Prédiction et validation des pannes

Les outils de simulation Simcenter modélisent efficacement les modes de défaillance des composites tels que le délaminage, la rupture des fibres et la fissuration des matrices, permettant aux ingénieurs de détecter rapidement les problèmes structurels et de renforcer la sécurité tout en minimisant les refontes coûteuses.

Une personne est debout sur une planche de surf dans l'océan et tient une planche de surf dans sa main droite.

Design axé sur la fabrication

Siemens associe conception et fabrication en simulant la productibilité aux performances, en veillant à ce que les composites puissent être fabriqués comme prévu en envisageant le drapage, le durcissement et le placement des fibres avant un outillage et une production coûteux.

Comment pouvez-vous vous assurer que les produits que vous fabriquez avec des matériaux composites répondent aux exigences de performance et de fabricabilité ?

Les ingénieurs utilisent la conception et la simulation pour maximiser le potentiel des matériaux composites, en prédisant rapidement les performances et les faiblesses. Ce processus permet de créer des composants plus légers, plus solides et plus intelligents pour les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile et de l'énergie.

Design composite réalisable avec des fléchettes à motif plat dans NX Composites

Produits Siemens pour la conception et la simulation de composites

Siemens propose une suite logicielle robuste et intégrée pour l'ingénierie des composites, qui rationalise tout, de la conception à la fabrication. Les ingénieurs peuvent travailler plus vite, simuler plus efficacement et créer des produits de qualité supérieure, aidant ainsi les organisations à acquérir un avantage concurrentiel important.

En savoir plus

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