digimat

© 2011 ЗАО «КАДФЕМ Си-Ай-Эс», ANSYS, Inc. 9-я Международная конференция пользователей ANSYS/CADFEM1

9-я Международная конференция пользователей ANSYS/CADFEM

Обзор возможностей ПО DIGIMAT

для решения задач микромеханики

композиционных материалов

Черняев Александр

К.т.н., инженер по прочностным расчетам

конструкций из композиционных материалов

[email protected]


DIGIMAT

Нелинейная платформа для высокоточного моделирования

свойств композиционных материалов:

полимерные композиты на основе

o коротких волокон

o длинного непрерывного волокна

o дисперсного армирования

металлокомпозиты

КМ с керамической матрицей

армированные эластомеры

нанокомпозиты


Разработчик

Компания e-Xtream engineering:

Основана в 2003 году

100% сфокусированы на разработке ПО для

моделирования свойств композиционных материалов

Высококвалифицированные специалисты в области

нелинейной механики композитов

Офисы в 4 странах мира

Основной продукт: Louvain-la-Neuve

Bascharage

Munich


Клиенты

I. Производители композиционных

материалов

Их цели ...

Уменьшить материальные и

временные затраты на натурные

испытания образцов материалов

Лучше изучить свойства

разрабатываемых материалов

Клиенты ...


Клиенты

II. Производители техники

Автомобильной

Аэрокосмической

Товаров общего машиностроения

Электроники

Их цели ...

Повысить точность результатов моделирования

Обеспечить передачу данных из моделей

технологического процесса в модели для прочностного

анализа

Снизить затраты на механические испытания

Клиенты ...


Клиенты

III.Университеты и НИИ

Их цели ...

Разработка новых материалов

Использование в процессе обучения

Участие в совместных НИОКР с

промышленными предприятиями

Клиенты ...


Модули DIGIMAT


DIGIMAT-MF

Механические

испытания

Модели

микромеханики


DIGIMAT-MF

Модуль для определения эффективных (осредненных) линейных и

нелинейных характеристик КМ.

Выходные данныеГомогенизация

Модель материала DIGIMAT,

учитывающая влияние

микроструктуры КМ на его

макроскопические свойства

Эффективные

методы

гомогенизации

Свойства

компонентов +

описание

микроструктуры КМ

Исходные

данные

ar

w [%]

matrix

filler

e

s

e

s


DIGIMAT-MF

Модели материалов:

линейный термо-упругий

термо-упруго-пластический

линейный вязкоупругий

упруго-вязкопластический

сверхупругий

Нагружение:

термо-механическое

деформации или напряжения

монотонное или циклическое

ПЭО:

элементарный

слоистый

Морфология микроструктуры:

любое количество типов

армирующих компонентов

пористость

включения с «покрытием»

Индикация разрушения:

на макро- и микроуровне

критерии разрушения: Макс.

напряжений/деформаций, Цая-

Хилла, Аззи-Цая-Хилла, Цая-

Ву, Хашина и др.


DIGIMAT-MF

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Macro Young's modulus

Volume fraction of inclusions

ПКМ дисперсно армированный частицами

сферической формы.

Voigt

Double inclusion

Mori-Tanaka

Reuss

F.E. (ABAQUS)


КМ = алюминиевая матрица + короткие

волокна Al2O3 : продольный и

поперечный модули упругости.

1.10

1.15

1.20

1.25

1.30

1.35

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Fiber orientation [°]

Ela

stic

mod

ulu

s /

Matr

ix Y

ou

ng m

od

ulu

s

FE (Kang Gao 2001)

Mori-Tanaka

Double Inclusion

DIGIMAT-MF

матрица: E=70GPa/ u=0.33

волокна: E=300GPa/ u=0.2/ v=10%/ l/d=20


DIGIMAT-FE

Входные данные Генератор RVE Результат

Pre: RVE со сложной и

реалистичной структурой

Post: результаты расчета с

использованием стороннего

МКЭ-решателя

-

Генерация сложных

RVE-моделей

Свойства

компонентов КМ+

описание

микроструктуры+

тип RVE

smatrix sfibers

w [%]

matrix

fillers

e

s

e

Инструмент для создания моделей Представительных Элементов

Объема композиционного материала


DIGIMAT-FE

Модель 3-фазного композита, импортированная в ANSYS


DIGIMAT-MX

MXDB данные от поставщиков материалов; только чтение

WDB данные пользователя; чтение и запись

IDB данные для использования внутри компании;

EDB данные, доступные клиентам компании


DIGIMAT-MX

Входные данные Реверсивный анализ

Результат

Откалиброванные модели

материалов DIGIMAT,

сохраненные в БД и

готовые для

использования в расчетах

и передачи другим

пользователям

Калибровка

моделей


DIGIMAT на основе

экспериментальных

данных

Экспериментальные

данные и модели


DIGIMAT,

хранящиеся в БД

Платформа для хранения и обмена информацией между

поставщиками материалов и конечными пользователями


DIGIMAT-MX

Волокна

Связующее

Реверсивный Анализ

Эксперимент

Микроструктура

образцов


DIGIMAT-MAP

Перенос данных об ориентации волокон,

остаточных напряжениях и температуре с

сетки, использовавшейся для анализа

процесса изготовления на

конечноэлементную сетку.

Входные данные Перенесение Результат

КЭ сетка с перенесенными

данными + широкий набор

способов для отображения

результатов

Эффективные

методы

перенесения

данных с одного

типа сеток на

другой

Сетка и свойства

их системы для

анализа

техпроцесса +

конечноэлементная

сетка


DIGIMAT-CAE

Входные данные Интерфейс Результаты

Высокоточные результаты

расчетов конструкций из

КМ

Проведение

связанных расчетов

с использованием

явных или неявных

МКЭ-решателей

Модель материала

DIGIMAT + описание

ЛОКАЛЬНОЙ

микроструктуры

(из систем анализа

процессов литья

пластмасс под

давлением)

Набор интерфейсов DIGIMAT к большинству программ для

моделирования литья пластмасс под давлением и

конечноэлементного анализа, обеспечивающих возможность

проведения связанных «бесшовных» макро- и микромеханических

расчетов КМ и конструкций из них


DIGIMAT-CAE


Донорная

сетка

Модель процесса

литья КМ под

давлением

Ориентация

волокон

КЭ сетка

Компоненты и

морфология КМ

Ориентация

волокон

Свойства КМРезультат

DIGIMAT-CAE


Micross

Высокоточное моделирование стандартных испытаний образцов

трехслойных (сэндвичевых) конструкций

Входные данные Гомогенизация и испытания

Выходные данные

Результаты расчета на

прочность

гомогенизация/

расчет с

использованием

встроенного МКЭ-

решателя

Свойства

материалов+

описание укладки

несущих слоев и

типа и свойств

заполнителя


Спасибо за внимание!

digimat

Documents