Abaqus: Funkcjonalności rozwiązania Abaqus w zakresie przeprowadzania analiz strukturalnych konstrukcji kompozytowych

Najlepszy blog techniczny SOLIDWORKS - DPSTODAY.PL

Kompozyty to grupa materiałów, która rozwija się coraz dynamiczniej podbijając przy tym kolejne branże przemysłu. Dzięki połączeniu kilku materiałów w strukturę kompozytową, struktura ta posiada często właściwości lepsze niż poszczególne składowe rozpatrywane osobno. Z tych właśnie względów kompozyty są coraz częściej brane pod uwagę przez konstruktorów czy projektantów szukających lżejszej alternatywy dla stali lub duraluminium. To z kolei sprawia, że rośnie zapotrzebowanie na walidację wytrzymałościową konstrukcji przekładkowych czy laminatów zbudowanych z materiałów kompozytowych. Abaqus stanowi odpowiedź nawet na najbardziej złożone potrzeby w zakresie cyfrowej weryfikacji rozważanych ustrojów i pomaga inżynierom w tym nieprzerwanie od 1978 roku.

W rozwiązaniu ABAQUS zaimplementowano wiele narzędzi pozwalających na efektywne przeprowadzanie symulacji strukturalnych konstrukcji kompozytowych. Użytkownik jest w stanie przeprowadzić zarówno analizę liniową jak i nieliniową, przeprowadzić symulację uszkodzenia, zniszczenia i delaminacji kompozytu. Mamy do dyspozycji także rozbudowane moduły do definiowania poszczególnych właściwości struktury kompozytowej jakimi są Composite Layup i Composite Modeler.

Proces przypisywania właściwości struktury kompozytowej w module Composite Layup zostało przedstawione w poniższym materiale wideo.

Do każdej warstwy przypisujemy region, materiał którego chcemy użyć, a na koniec orientację włókien względem wybranego układu współrzędnych. Kiedy jednak model należy do bardziej zaawansowanych, a operator systemu upatruje przeprowadzenia analizy strukturalnej kompozytu ułożonego na bardziej skomplikowanym kształcie, z pomocą przychodzi moduł Composite Modeler. Dopełnia on i rozszerza moduł Composite Layup. W narzędziu tym zaimplementowano między innymi marszczenie materiału, wizualizacje ułożenia włókien dla złożonych kształtów czy generacje i optymalizacje kształtu tkaniny potrzebnej do wycięcia w procesie produkcyjnym. Wszystkie te funkcjonalności modułu sprawiają, że późniejsza analiza strukturalna w Abaqusie skutkuje wygenerowaniem wyników wysoce zbliżonych do rzeczywistości
Raz jeszcze warto podkreślić, że rozwiązanie Abaqus umożliwia rozbudowane symulacje uszkodzenia, zniszczenia i delaminacji kompozytu. Przykład rozciągania próbki pokazuje początek procesu zniszczenia materiału.

W ramach innowacyjnych pomocy informatycznych dla przemysłu ciężko znaleźć scenariusz nie dający się odzwierciedlić na ekranie komputera. Poniżej przedstawiono przykład próby zginania trzypunktowego materiału. Przeprowadzenie takich symulacji pozwala na dobranie odpowiednich materiałów oraz odpowiedniego ich ułożenia już na wczesnym etapie projektu wstępnego lub koncepcyjnego. Skutkuje to ograniczeniem ilości prototypów oraz znacznym przyspieszeniem wdrożenia gotowej konstrukcji na rynek.

Silną stroną rozwiązania Abaqus jest również praca na dużych konstrukcjach. Kompozytowy kadłub jachtu posłuży jako przykład demonstracyjny.

W każdej z 27 różnych części kadłuba zastosowano układy różniące się grubością, układem oraz tkaniną tak, aby jak najbardziej zoptymalizować sztywność konstrukcji w najbardziej wymagających tego regionach.

Model został poddany następującym obciążeniom:
• Ciśnienie hydrostatyczne działające na kadłub
• Siły punktowe w miejscach, gdzie zaczepione są liny podtrzymujące żagiel
• Obciążenia przenoszone przez maszt na podstawę kadłuba
• Kil zamodelowano jako punkt materialny z daną masą umiejscowiony na dole kadłuba

Wyniki symulacji obrazują jak kadłub zachowa się pod obciążeniem. Dzięki wielu funkcjonalnościom postprocessingu użytkownik jest w stanie wyświetlić konkretny obszar badanego modelu i zbadać poszczególne wartości dla niego interesujące. Na obrazie zaznaczony został region, który dla analityka bądź konstruktora jest najbardziej istotny ze względu na to, że występują tam największe naprężenia ścinające.

Post: Abaqus: Funkcjonalności rozwiązania Abaqus w zakresie przeprowadzania analiz strukturalnych konstrukcji kompozytowych