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複合材料的設計與模擬

複合材料正在改變現代工程。通過結合兩種或多種不同的材料,工程師創造比單獨材料能夠實現的任何材料更堅固、更輕、更耐用的結構。

什麼是複合材料?

全球各地的產業正在爭取採用複合材料,推動對更快、更聰明的方式設計和驗證這些高性能材料的需求。

工程師利用設計和模擬的力量來發揮複合材料的全部潛力 — 從碳纖維強化聚合物到先進的玻璃纖維結構。透過定義精確的材料性質、光纖方向和配置序列,團隊可在構建單一原型之前模擬真實世界的機械、熱和動態負載。模擬工具可揭示應力分佈、預測故障模式並及早揭露結構弱點,從而降低開發成本並加快上市時間。在航空航天、汽車和能源行業中,設計和模擬使工程師能夠自信地構建更輕、更堅固、更智能的複合元件。

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導覽複合複雜性

複合材料具有令人難以置信的優勢,但它們的獨特性帶來了重大的工程和製造挑戰。我們了解這些關鍵障礙,並配備了創新的方法來幫助您有效地克服它們。

增加材料複雜性

與金屬不同,複合材料的行為會隨纖維方向、配置順序和材料組合而有所不同。它們的異向性質使預測結構反應變得複雜,需要先進的建模和專業專業知識。

結構驗證變得困難

複合材料驗證比傳統材料更複雜,涉及多種故障模式,並且需要進行廣泛的測試和模擬,才能將虛擬模型與實際效能一致。

製造變異性

複合材料對製造非常敏感。樹脂分佈和纖維放置可能會導致缺陷 (空隙、脫層或扭曲),影響結構性能。一致的生產仍然是一個昂貴的挑戰。

複合設計與模擬軟體解決方案

先進的設計和模擬軟體可以直接應對最艱難的複合工程挑戰。從早期設計到製造,它使工程師能夠更快地移動、更智能模擬並自信地構建更好的複合產品。

一塊碳纖維編織材料

複合工作流程整合

西門子統一化複合設計和製造,從概念和模擬到光纖路徑規劃和生產,從而消除昂貴的資料傳遞,並在整個過程中保留設計意圖。

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加速設計最佳化

NX 和 Simcenter 讓工程師能夠快速測試數千種設計選項,包括光纖方向、配置序列和材料,縮短開發時間、切割原型,並幫助團隊更快地找到最佳設計。

顯示複合元件中應力或位移分佈的 FEA 等高線圖。

故障預測和驗證

Simcenter 模擬工具有效模型化複合故障模式,例如脫層、纖維破裂和矩陣裂縫,讓工程師能夠及早發現結構問題並提高安全性,同時最大程度地減少昂貴的重新設計。

一個人站在海中的衝浪板上,右手握著衝浪板。

製造感知設計

西門子通過模擬可產性和性能來連接設計和製造,確保複合材料可以按照設計進行構造,在昂貴的模具和生產前考慮覆蓋、固化和光纖放置。

您如何確保您使用複合材料製作的產品符合性能和可製造性要求?

工程師利用設計和模擬來最大限度地發揮複合材料的潛力,並儘早預測性能和弱點。這個過程可為航太、汽車和能源產業打造更輕、更強大、更智慧的元件。

可生產複合設計,其飛鏢顯示 NX 複合材料中的平面圖案

用於複合設計和模擬的西門子產品

西門子為複合工程提供強大的整合軟體套件,簡化從設計到製造的一切。工程師可以更快地工作、更有效率地進行模擬,並建立卓越的產品,幫助組織獲得強大的競爭優勢。

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