先进复合材料的CAE虚拟技术五-[资讯]

2022年09月23日 来源:

先进复合材料的CAE虚拟技术(五)

数据库的材料数据基础是统一的先进技术标准和测试技术规范。因此,在深入对比研究和分析了目前仍在我国运行的各种标准规范基础上,整理、归纳和发展了符合我国国情并且与国际先进标准接轨的相应技术标准体系初稿,形成相关材料测试、试验的技术方法体系。进一步地,分材料层次和环境条件,研究、测试和分析了一定数量的关键复合材料的物理、化学和力学性能,通过单点数据、表格、曲线、图像等形式,给出相应的材料性能谱。

这个复合材料工程数据库的优点是覆盖主要的材料品种,覆盖从应力-应变曲线到流变、从光谱特性到疲劳特性等各种材料结构和性能数据,并针对每个用户的具体需求,按照批次、质量、设计参数、CAE材料数据,RD数据等进行恰当组合。根据ISO27225质量管理程序要求,所有数据都具有可追溯性,库里保存所有数据关联信息,包括试验数据、原始数据、典型数据、统计数据以及工艺与试验方法等。必要时,数据的采集可以直通材料测试实验室,新的材料参数将自动在实验室现场获得,并被通过基于络的界面上传到系统中。详细的测量数据都将被保存为全数字化格式,完全满足严格的ISO27225数据报告标准,从而实现无纸化办公并使数据保持实时更新。系统还能够存储材料模型参数等,支持各种高端CAE与设计应用软件,而无须为了适合软件需要而进行单位换算,也不用针对各种应用而专门进行数据后处理工作。数据扩充机制能够方便地增加数据类型和格式,综合全局和局部安装,实现无缝扩充。出于数据安全考虑,每一项数据都设置机密等级,对数据的访问是权限受控的,可以根据需要确定谁可以浏览这些数据,确定公开或者隐藏该数据等,并可以控制谁可能装载、和出版数据等。访问日志将即时监控每一个用户。在用户终端,用户可以将数据导出为Excel、CAE、MatML和Matlab等多种格式,允许特定用户和域来控制和访问自己的数据,并根据需要确定数据信息的价值,进行数据趋势分析以及其他评估,或自动总结和审查数据等。

先进复合材料CAE技术应用案例

先进复合材料工程数据技术、数据库与CAE技术系统具有辨证统一的内在联系。

在复合材料数据技术和数据体系的支撑下,我国国防先进复合材料CAE技术的目标是实现由模拟量设计、制造向数字化设计、制造的转变,同时推进实现虚拟设计、制造先于真实设计、制造,虚拟设计、制造与真实设计、制造同步发展的创新模式,带动我国国防复合材料技术的科技进步与跨越式发展。

一个典型的复合材料制件研制的物理流程既包括传统的预浸料成型制造,也包括先进的树脂转移模塑成型制造过程,其中,RTM技术被认为是低成本复合材料的重要技术之一,美国政府将RTM技术列入了其先进复合材料计划,并组织开展了大量的研究工作,同时,民用复合材料界在生产成本、生产周期和环保新要求的压力下也出现了RTM研究和应用的热潮。目前,RTM技术已经在航空航天、基础设施、汽车工业和军事工业中获得了较广泛的应用。

以船用全复合材料螺旋桨推进器的研制为例,介绍在先进复合材料工程数据环境下的CAE应用技术,用到的CAE数模软件环境链将先于物理研制进行复合材料制件的数字化建模和虚拟设计分析,虚拟样机及其产物结构与性能的分析以及虚拟制造,这通常是2:2制件的工艺模拟和产物分析等。

首先,以模型缩比的船用螺旋桨推进叶片的外形几何数据为基础,进行复合材料单个叶片的结构设计和应力-应变分析。这个分析可以直接从数据库里选材,进行性能比较,同时进行有限元建模和分析,确定叶片的碳纤维铺层结构,最后,根据应力分析结果选择织物和树脂,确定模型复合材料构件的纤维体积含量等。

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