Успех многих легковесных строительных изделий в автомобильной, авиационной и развлекательной отраслях основан на использовании литьевых формованных пластмасс, армированных коротким стекловолокном. Чтобы использовать существующий потенциал, эти пластмассы должны быть точно спроектированы и смоделированы. Благодаря процессу производства волокна в таких компонентах имеют разную локальную ориентацию и разную длину. Это приводит к локально другому анизотропному поведению материала. Это влияет на жесткость, прочность и отказоустойчивость. Следовательно, для конструктивного проектирования компонентов в процессе разработки продукта требуется адекватная стратегия, с помощью которой можно прогнозировать сложное поведение механических компонентов с достаточной точностью.
Ранее доступные методы конструирования термопластов, армированных короткими волокнами, можно разделить на три группы. При значительном упрощении изотропизации поведения материала средние значения формируются из разных направлений нагрузки, чтобы можно было изотропно описать поведение материала. Второй подход - это феноменологическое рассмотрение материала с учетом направленной зависимости, при которой поведение материала отображается при различных направлениях нагрузки. Третий подход включает методы микромеханики. Чтобы иметь возможность выполнять моделирование материала, зависящего от направления, для армированных коротких волокон пластиков, при моделировании должна учитываться информация об ориентации волокон или степени ориентации волокон и распределении длины волокон. Степень ориентации теоретически может перейти от полной ориентации в одном пространственном направлении к полностью случайной ориентации.
Так называемая интегративная имитационная цепочка позволяет очень детально спроектировать литые под давлением компоненты с короткими волокнами. Fraunhofer LBF полностью осваивает этот процесс. Это очень сложный процесс с несколькими отдельными этапами, которые в идеале также проверяются индивидуально. Программа испытаний также более обширна, чем, например, подход, который изотропирует свойства материала. Это делает интегративное моделирование экономичным для большого числа компаний только после определения параметров материала и процесса после предварительной фазы.
Поэтому ученые Fraunhofer LBF разрабатывают альтернативный метод для полностью интегрированной цепочки моделирования. Их цель: упрощенная стратегия проектирования полимерных компонентов с короткими волокнами, в которой используются стандартные модели материалов из моделирования конструкции. Эта стратегия предназначена для обеспечения проектировщику безопасности при реализации, а также возможности оценки ошибок и - по сравнению с текущим уровнем техники - для достижения явного улучшения качества отображения моделирования конструкций.
Сокращенное интегративное моделирование использует стандартные модели материалов из моделирования структуры. Метод может учитывать анизотропию материала в компоненте даже на ранних стадиях проектирования. Направление потока, определяемое простыми инструментами моделирования литья под давлением в САПР, служит основой для проектирования с зависимыми от направления моделями материалов. Используя измерения ориентации волокон и исследования моделирования компонентов образца, определяются зависящие от геометрии поправочные коэффициенты для механических параметров и группируются с учетом поведения, зависящего от направления. Систематически сравниваются модели феноменологического материала и рекомендации к действию для компонентов. Свойства материала определяются в экспериментах. Этот процесс помогает разработчикам в компаниях среднего размера, в частности, более точно оценивать механическую прочность компонентов на ранних этапах разработки продукта, что сокращает время разработки и снижает затраты. В целом, по сравнению с текущим уровнем техники, в предварительном проекте может быть достигнуто значительное улучшение качества отображения моделирования конструкции. (Qui)
Файлы статей и ссылки на статьи
Ссылка: Больше новостей о легкой конструкции