Kompozit termékek élettartam-vizsgálata

Az ANSYS termékcsalád megoldása komplex kompozit kihívásokra

2014. április 15., kedd, 15:20

Címkék: ANSYS eCon engineering járműipar kompozit szimuláció tervezés

A felgyorsult termékfejlesztési ciklus megköveteli a robosztus komponensek szimulációját a termék viselkedésének, lehetséges tönkremenetelének elemzése céljából. A kompozit anyagok számos előnnyel rendelkeznek a járműipari alkalmazásoknál, ugyanakkor nagy kihívásokat jelentenek a szimulációs munkát végző mérnökök számára. Ezt a kihívást egyrészről a kompozit anyagból készített alkatrészek általános inhomogén és anizotrop viselkedése adja. Kezelhető-e ez a komplexitás egy élettartammal kapcsolatos döntési folyamatban?

 
Az ANSYS nCode DesignLife a megfelelő eszköz olyan kompozit szerkezetek élettartam-számítására, amelyek rövidszálas erősítéssel, fröccsöntési technológiával készülnek. A kompozit termékek tradicionális megbízhatósági vizsgálata a fémekhez hasonlóan a valós fizikai modellépítésen és azok tesztjén alapszik, amelyet az előre nem látható modellmódosítások, majd vizsgálatok ismétlődésének sora követ. A termékek valós fizikai megbízhatósági vizsgálata helyett sokkal hatékonyabb út, ha
a megbízhatósági vizsgálatok csak a szabványban rögzített próbatestekre szorítkoznak, törekedve ezzel az anyag – és nem a konstrukció –élettartamának feltárására. A fizikai modellépítést követő fizikai teszt, majd az érzékelt tapasztalatok alapján módosított fizikai modell és fizikai tesztsorozat végeláthatatlan folyamat, amely nem bír objektív jellemzőkkel annak eldöntésére, hogy a kompozitból épített termék meddig használható megbízhatóan. A kompozitok és a fémek élettartam-számításában egyetlen közös elem található: mindkét alapanyag esetén szükség van a termék feszültségállapotára, amelyet az alapanyag általános anyagjellemzőivel számítanak ki. Ehhez jellemzően valós idejű tranziensszámításokat, véletlenszerű gerjesztéssel számolt spektrumanalíziseket készítünk. 
 
A szimuláció munkafolyamata
 
A kompozit anyagok esetében azonban van egy jelentős hatás, amellyel számolnunk kell: ez a szálorientáció lokális anyagjellemzőkre gyakorolt hatása. A végeselem-modellünkben valamennyi integrációs pontban szükség van az anizotrop merevségi mátrixra, amely a bevezető alapján helyfüggő. Ez a kompozit élettartam-számítás szempontjából lényeges információ a fröccsöntésszimulációs rendszerből, a Moldex3D-ből származik. Az élettartam-számítás munkafolyamatában ez az egyik olyan bemeneti pont, amely a helyi, irányfüggő tulajdonságokat szolgáltatja. Emellett szükség van a helyi feszültségállapot eloszlására is a teljes szerkezetben, amely információt a már ismert szálelrendeződést felhasználva az ANSYS végeselemrendszer szolgáltatja. A kompozit termékünk megbízhatóságának megítéléséhez – e két termékünket jellemző anyagszerkezeti és feszültségállapot-információk mellett – szükségesek a termék alapanyagát jellemző kifáradási görbék (material data) és a termékünk terhelési információja (service load).
 
Az ANSYS nCode DesignLife kezelőfelülete
 
A négy bemeneti információt az ANSYS nCode DesignLife közvetlenül fogadja és használja a kompozit károsodásszámítása alatt. Az nCode DesignLife-ban a terhelés halmozódásait rainflow mátrix formájában, a feszültségek orientációit pedig annak gradiensei segítségével írjuk le. E jellemzőket kiegészítve a károsodási elméletekkel és a helyi hatások (például élhatás) figyelembevételével a károsodás és az élettartam kiszámítható.
 
Molnár László
lmolnar@econengineering.com
www.econengineering.com

 

Keresés
Bejelentkezés / Regisztráció
Média Partnerek