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Digimat助力航天3D编织材料模拟降低安全裕度，实现结构减重

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

2 挑战

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图2: 3D编织零件仿真

3 解决方案

“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）

• 基于编织体渐进失效行为，定义宏观等效材料模型

• 服役条件下，3D编织体零件的性能

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

4 成果和获益

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）

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