INAS Blog

Simularea structurilor compozite utilizând Ansys Composite PrepPost (ACP)

Compozitele oferă soluții noi pentru producătorii care caută materiale mai puternice, mai ușoare și mai rentabile. În același timp, ele prezintă noi provocări de modelare și fabricație din cauza structurii lor complexe. Cu instrumentele de simulare potrivite, proiectanții pot ține cont de tensiunile reziduale, previziunea performanțelor, analizarea fiabilității și potențialele defecțiuni, optimizarea construcției și exportul informațiilor precise către fabricație, toate înainte de construirea unui prototip fizic.

Proprietățile avansate ale materialelor compozite le fac atractive pentru multe domenii de activitate. De exemplu, materiale compozite precum fibra de carbon (CFRP), utilizate în mod obișnuit în sectoarele auto și aerospațial, sunt utilizate din ce în ce mai mult în domenii precum naval, energie, sport sau construcții. Complexitatea lor însă, face ca simulările numerice de înaltă precizie dedicate lor să fie o adevarată provocare.

Ansys oferă o suită completă de instrumente care ajută utilizatorii să depășească această provocare. Soluția software pentru astfel de simulări este Ansys Composite PrepPost (ACP), un instrument dedicat pentru modelarea materialelor compozite și analiza ruperii acestora. Pot fi generate modele compozite stratificate atât pentru analizele structurale implicite cât și pentru cele explicite, termice sau specifice dinamicii fluidelor. ACP are o interfață grafică bine structurată, cele mai bune capabilități de modelare a elementelor solide stratificate și de asemenea are o platformă care oferă multe informații despre modelul studiat. Acesta acceptă formatul de fișier CAE independent HDF5 util pentru importul sau exportul modelului în/din Ansys ACP. Dincolo de modelarea structurilor compozite, Ansys Composite Cure Simulation (ACCS) poate simula procesul de consolidare precum și de recuperare a compozitelor. Permite simularea procesului de consolidare a unei componente și prezice tensiunile reziduale și distorsiunile induse de proces.

Proiectanții încearcă frecvent să compenseze distorsiunile compozitelor bazându-se pe experiența lor, rezultatele din teste și evidența erorilor. Acest mod de lucru poate funcționa pentru geometrii simple, dar nu și pentru cele complexe.

În ultimul deceniu, capabilitățile lui Ansys Mechanical în domeniul analizei compozitelor au avansat foarte mult, astfel încât în prezent o parte importantă din capabilitățile lui ACP se regăsesc și în Ansys Mechanical. Dar cele două aplicații, de cele mai multe ori, se folosesc împreună, permițând astfel realizarea unor simulări avansate în acest domeniu.

Analiza complexă a structurilor compozite în platforma Ansys Workbench

Compozitele stratificate sunt utilizate într-o varietate de aplicații, cum ar fi tuburi pentru biciclete, panouri pentru ecrane, palete pentru turbine eoliene sau recipiente sub presiune. Această categorie de compozite implică o configurație complexă care include numeroase straturi, materiale, grosimi și orientări diverse ale straturilor și substraturilor.

Fără instrumentele FEA adecvate pentru a configura un model, se poate pierde foarte mult timp înainte de a obține efectiv rezultatele așteptate.

Variația grosimii învelișului compozit al unei palete de turbină eoliană

Ansys oferă un flux de realizare complet a unei simulări pentru proiectarea structurilor compozite. Acest proces este foarte similar cu procesul de fabricație:

  • Definirea materialelor de bază, a țesăturilor, a straturilor și substraturilor
  • Definirea intuitivă a orientării materialelor bazată pe atribute geometrice
  • Definirea globală și locală a stratului ca atunci când țesăturile sunt așezate pe o matriță

Dispunerea compozitelor poate fi vizualizată în mai multe moduri, cum ar fi vederi în secțiune, afișarea grafică și tabelară a grosimilor sau vizualizarea locală a proprietăților materialului.

Definirea stratificată a compozitelor

După ce structura compozită a fost configurată, sunt definite încărcările și condițiile la limită și apoi analiza poate fi soluționată. Sunt disponibile instrumente specifice pentru a analiza posibilul eșec al produsului proiectat:

  • Factorii globali pentru identificarea rapidă a regiunilor critice
  • Identificarea locală a stratului care a cedat pe baza criteriilor de rupere de ultimă generație

De asemenea, impactul modificărilor de design, cum ar fi variațiile geometrice, poate fi investigat ușor pentru a înțelege sensibilitatea unui design la astfel de variații.

Afișarea grafică a rezultatelor

Despre INAS

Prezentă pe piața de profil din România încă din anul 1991, INAS S.A. este astăzi unul dintre principalii furnizori de soluții CAD/CAM/CAE/PLM/IoT/AR și servicii conexe, pentru industria românească. Încă de la înființare, INAS s-a remarcat prin orientarea constantă către client și prin preocuparea de a introduce pe piață produse software complete și inovative care să răspundă celor mai exigente cerințe ale utilizatorilor săi.

Având și o bogată experiență practică, acumulată ca urmare a colaborărilor cu parteneri de prestigiu atât din industria românească cât și din străinătate, specialiștii INAS furnizează consultanță tehnică de specialitate în domeniul ingineresc, respectiv servicii de proiectare și analiză, pentru o gamă largă de domenii industriale, de la construcția de autovehicule și mașini grele la industria nucleară și apărare.

Înapoi