Digimat助力航天3D编织材料模拟降低安全裕度,实现结构减重
得益于固有的优异力学性能和低密度,在过去几十年中,复合材料在航天领域的应用比例大幅增加。对于传统2D复合材料,由于厚度方向性能较弱,人们主要关注分层导致的性能下降。基于厚度方向增加的交织纱线……
1 行业背景
得益于固有的优异力学性能和低密度,在过去几十年中,复合材料在航天领域的应用比例大幅增加。对于传统2D复合材料,由于厚度方向性能较弱,人们主要关注分层导致的性能下降。基于厚度方向增加的交织纱线,3D织物可实现3方向的增强,在分层为主要失效模式的冲击载荷下,获得更好的损伤容限性能。
图1: 三维机织件的预测虚拟试验
图2: 3D编织零件仿真
“3D编织技术是一项新技术,在航天领域潜力巨大,”Sonaca的Nicolas Van Hille说,“要想使用它,Digimat这样的工具必不可少。”
图3: Digimat中分析3D编织复合材料
Digimat被用于3D编织部件的完整多尺度分析,包括各种3D编织样式和不同类型纱线的组合。Digimat能够全面分析3D编织材料:• 基于内嵌求解器,可轻松定义编织体样式并快速计算其性能(刚度、失效、热膨胀系数)
如今,随着Digmat的应用,对部件性能的预测更加准确,并且可以显著降低部件重量,这对航天发射装置的至关重要。
– Nicolas Van Hille, Research and Technology Manager, Sonaca
过去,火箭连接环的材料性能基于解析公式人工计算获得。计算结果与测试的不一致,导致不得不加大安全裕度,直接降低了产品的竞争力。使用Digimat解决方案,能够显著降低安全裕度,减小火箭连接环重量。
图4: 失效模式预测一致(仿真/测试)