復合材料數(shù)據(jù)整體解決方案

2018-05-14 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

航空航天、汽車、風力發(fā)電和先進材料生產(chǎn)企業(yè)正希望應用新的復合材料技術,將現(xiàn)有材料性能推向極限。

由于這些行業(yè)的產(chǎn)品工作環(huán)境更加惡劣,為了能夠讓復合材料技術在產(chǎn)品中發(fā)揮最大的效果,企業(yè)需要有效處理和利用來自材料測試、研發(fā)、Q&A、供應商或外部參考資源等的大量復雜數(shù)據(jù)。

1、問題

那么,目前什么制約了這些行業(yè)的復合材料技術應用呢?概括說來,主要包括以下幾點:

復合材料數(shù)據(jù)管理和應用的挑戰(zhàn)。對于每一個復合材料性能的研究,需要獲取所有其組成成分(基體、增強材料)的數(shù)據(jù)、組分內(nèi)部關系、零件幾何信息以及加工工藝過程數(shù)據(jù)

復合材料數(shù)據(jù)錄入、查找、審核和溯源困難,導致復合材料數(shù)據(jù)應用效率低,并給產(chǎn)品質(zhì)量帶來風險

測試計劃和認證報告編寫耗費時間,且容易出錯

仿真用的材料模型非常復雜,人工處理容易出現(xiàn)錯誤,導致錯誤的仿真結(jié)果

找不到權威、可靠的復合材料性能參考數(shù)據(jù)做對照

2、MI:Composites解決方案

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GRANTA MI:Composites?是業(yè)界權威的復合材料數(shù)據(jù)解決方案,方案涵蓋材料測試、研發(fā)、QA、仿真分析、輕量化設計以及材料認證等業(yè)務。

2.1復合材料數(shù)據(jù)采集和管理

復合材料數(shù)據(jù)包括材料本身組分信息(基體、增強材料、預浸料、層合板)、加工工藝、幾何結(jié)構、測試數(shù)據(jù)(拉伸、壓縮、面內(nèi)剪切、彎曲)、統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)、設計許用數(shù)據(jù)、測試設備、測試報告等。

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復合材料數(shù)據(jù)的結(jié)構分類

MI: Composites提供上述所有數(shù)據(jù)的統(tǒng)一存儲和結(jié)構化管理(如上圖所示),保證數(shù)據(jù)一致性,工程師對所有數(shù)據(jù)進行瀏覽、搜索、繪圖、比較等。數(shù)據(jù)庫還提供數(shù)據(jù)之間的鏈接,實現(xiàn)數(shù)據(jù)溯源。

2.2復合材料性能認證-qualification

MI: Composites讓復合材料的認證流程變得更加高效。

每個復合材料的研究都要經(jīng)歷多個階段:發(fā)起材料測試請求、執(zhí)行材料測試、分析測試結(jié)果、生成測試報告、測試報告審核、材料性能發(fā)布等。

GRANTA MI能夠支持整個工作流程,提供工具幫助實現(xiàn)測試任務指定、追蹤測試進展、測試結(jié)果導入、數(shù)據(jù)分析以及生成材料測試報告等,大大縮短材料測試和性能認證所需要的時間,并對整個過程提供數(shù)據(jù)追溯,保證數(shù)據(jù)準確性。

2.3輕量化設計選材

產(chǎn)品輕量化的任務 – 在滿足產(chǎn)品功能要求的基礎上,從成千上萬種材料中找到能夠最大化實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化的材料。

MI: Composites提供定量的和圖形化的輕量化設計選材工具。

定量化選材:可以通過設定材料性能參數(shù)的約束,實現(xiàn)基于海量數(shù)據(jù)的設計選材

圖形化選材:可將多種材料放在同一張圖中,對比其輕量化參數(shù)(Density vs Yield Strength/Young’s modulus)實現(xiàn)輕量化選材,如下圖所示

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橫坐標Density越小代表材料越輕,縱坐標Young’s modulus越大代表模量越高,那么圖中左上角的材料會是輕量化設計中更好的選擇

2.4仿真分析調(diào)用復合材料性能數(shù)據(jù)

仿真分析對于理解和優(yōu)化復合材料性能至關重要,但前提是基于準確的數(shù)據(jù)輸入。

GRANTA MI提供材料數(shù)據(jù)到各類CAD, CAE, PLM軟件的連接,能夠?qū)崿F(xiàn)復合材料模型數(shù)據(jù)的格式化導出,以及在設計、分析過程中對復合材料數(shù)據(jù)的調(diào)用。

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CATIA中直接調(diào)用材料數(shù)據(jù)

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ABAQUS調(diào)用材料數(shù)據(jù)

2.5復合材料參考數(shù)據(jù)

MI: Composites中提供全球范圍內(nèi)權威的復合材料參考數(shù)據(jù)庫

CMH-17: 提供1000多條Mil-Handbook-17中的高級復合材料測試數(shù)據(jù),包含聚合物基體、金屬基體和陶瓷基體復合材料,所含數(shù)據(jù)主要為航空用復合材料。該數(shù)據(jù)可用作復合材料的設計和制造過程的參考。

Composites QED: 航空航天工業(yè)中常用復合材料數(shù)據(jù),包含測試數(shù)據(jù)、設計數(shù)據(jù)、材料加工過程數(shù)據(jù)、成分材料參數(shù)(纖維、基體、預浸料、層合板)。包含44個復合材料系統(tǒng), 483 條設計數(shù)據(jù)記錄,以及28,000條測試數(shù)據(jù)記錄。

Firehole Composites: 數(shù)據(jù)涵蓋超過300種連續(xù)纖維增強聚合物復合材料等級,1000+條材料數(shù)據(jù),包含不同測試條件(例如室溫干燥,高溫濕潤等)信息、成分(纖維,基質(zhì)材料等)、供應商、形態(tài)以及測試結(jié)果數(shù)據(jù)。來自復合材料制造商、測試實驗室和研究機構。

3、復合材料項目案例

Airbus Helicopters

Airbus Helicopters在歐洲(德國和法國)有3個不同的研發(fā)機構,超過100名工程師,最初的時候由于缺少統(tǒng)一的材料數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)導致彼此之間形成“信息孤島”。