Digimat Виртуальная лаборатория для нелинейного многоуровневого моделирования

Digimat-FE основан на конечно-элементном подходе при моделировании структуры композитного материала и предназначен для создания представительного элемента объема (ПЭО) армированного пластика. ПЭО – это минимальный объём материала, в котором содержится достаточное для статистического описания состояния тела число «носителей» рассматриваемых механизмов процесса.

Digimat-FE хорошо дополняет модуль Digimat-MF и является с ним полностью совместимым.

Digimat-MX предназначен для хранения, поиска и безопасного обмена моделями материалов между пользователями. Кроме этого, Digimat-MX может быть использован для обратного инжиниринга с целью калибровки моделей материала по результатам испытаний.

Как база данных по материалам, Digimat-MX предлагает пользователям хранение данных по математическим моделям каждого материала при разных условиях (например, в зависимости от влажности или температуры), по моделям входящих в них фаз, а также хранение результатов испытаний материалов, которые могут быть использованы для обратного инжиниринга.

Специализированное решение Digimat-MX+ обеспечивает передачу данных по сети между пользователями в зашифрованном виде, что в современных условиях может быть важно для разработчиков материалов.

Digimat-RP ("Армированные пластики")
представляет собой специализированное решение, которое позволяет выполнить расчет на прочность изделий из армированных пластиков с учетом реальной микростуктуры композиционного материала, получаемой при моделировании технологического процесса изготовления.

Digimat-RP вобрал в себя более чем десятилетний опыт по моделированию армированных пластиков, который реализован в простом для использования программном продукте. Благодаря интуитивно понятному интерфейсу, пользователю не требуется проходить дополнительное обучение для работы в этом модуле.

Основные преимущества:

• Интуитивно понятный дружественный интерфейс;
• Высокая точность моделирования свойств композиционных материалов;
• Простота в подготовке расчетной модели и конечно-элементном анализе композитной конструкции на статическую и/или динамическую прочность;
• Поддержка различных типов расчетов (линейный и нелинейный анализ, явные и неявные методы);
• Интеграция с интерфейсами ведущих CAE-пакетов для моделирования технологического процесса литья и расчета на статическую и/или динамическую прочность;
• Обширная база данных по свойствам армированных пластиков от ведущих мировых производителей (Solvay/Rhodia, Sabic, Dupont, Ticona, EMS,…);
• Промышленный стандарт: используется и поддерживается основными поставщиками композиционных материалов, ведущими поставщиками первого уровня и мировыми производителями композитных конструкций из армированных пластиков;

Одним из ключевых моментов расчета конструкций из армированных пластиков является точное описание локальной микроструктуры композиционного материала, получаемой в процессе литья под давлением.

Однако, доступ инженеров, связанных с расчетом динамики и прочности конструкции, к описанию локальной микроструктуры в настоящее время может быть затруднен.

Это связано с тем, что внутри даже одной компании, специалисты, занимающиеся моделированием технологического процесса изготовления композитной конструкции, и инженеры, связанные с расчетом этой конструкции, часто работают в разных подразделениях и на разном программном обеспечении. Все это приводит к сложному и неэффективному циклу проектирования конструкций из армированных пластиков.

Данная особенность явно проявляется на начальных этапах разработки изделия, когда еще нет окончательного решения по литьевой форме или в условиях ограниченности времени на разработку конструкции.

Для оптимизации процесса проектирования армированных пластиков компания e‑Xstream engineering предлагает новое решение – Digimat-RP\Moldex3D, включающее в себя инструмент для оценки ориентации армирующих волокон.

Digimat-RP\Moldex3D уже на ранней стадии проектирования стирает границы между технологическим процессом моделирования литья под давлением и высокоэффективным инженерным анализом конструкций из армированных пластиков. Дополнительно к основным возможностям Digimat-RP новый модуль
Digimat-RP\Moldex3D позволяет:

• Повысить эффективность проектирования на ранней стадии разработки конструкции;
• Провести в течение одного дня серию расчетов для выбора литьевой формы и/или технологических режимов литья под давлением;
• Выбрать оптимальную конструкцию уже на ранней стадии проектирования;
• Использовать встроенный простой и эффективный инструмент оценки ориентации армирующих волокон;

Digimat-RP\Moldex3D

Более подробную информацию о ключевых возможностях модуля Digimat-RP\Moldex3D, процессе работы в нем и об использовании встроенного инструмента оценки ориентации волокон можно получить из обзорной презентации "Расчет конструкций из армированных пластиков с помощью Digimat-RP\Moldex3D".

Digimat-VA

Digimat-VA ("Виртуальные расчётные характеристики композита") - эффективное решение, позволяющее провести «виртуальные испытания» требуемой серии образцов и оценить влияние отклонений в свойствах компонентов на характеристики разрабатываемого композиционного материала. Применение Digimat- VA обеспечивает принятие решений специалистами как до начала, так и параллельно с программой длительных натурных испытаний образцов.

Digimat-VA - это вертикальное решение для виртуального моделирования натурных испытаний образцов различных типов (без отверстия, с открытым отверстием, с заполненным отверстием и т.д.), вычисления расчётных характеристик композита и замены натурных испытаний.

Преимущества использования Digimat-VA:

• Дает возможность за несколько кликов создать матрицу испытаний;
• Позволяет создать масштабируемые модели материала, основываясь на свойствах компонентов и описании структуры композита;
• Позволяет учесть изменчивость свойств в зависимости от партии материала и техпроцесса и оценить их влияние на свойства композита;
• Позволяет выйти за пределы рекомендованных в CMH17 (Composite Materials Handbook) процедур;
• Обеспечивает получение виртуальных расчетных характеристик с помощью серии конечно-элементных (КЭ) расчетов, основанных на матрице испытаний;

Пользовательский интерфейс Digimat-VA позволяет:

• Определить расчетные характеристики композитного материала по матрице испытаний при любой комбинации:
  Материалов – Укладок слоев в пакете – Условий окружающей среды – Типа испытательных образцов
• Подготовить виртуальные испытания:
  Выбрать CFRP материал (композитный материал, армированный непрерывным волокном) из базы данных или откалибровать модель материала по технической спецификации – Задать композитный материал, матрицу испытаний и варьируемые параметры - Создать КЭ модели для виртуальных испытаний образцов
• Отобразить результаты виртуальные испытания:
  • Автоматически извлечь кривую сопротивления деформации и предел прочности
  • Автоматически вычислить средние значения, А и В-базисы
  • Визуализировать на КЭ сетке повреждаемость композитного материала
• Создать настраиваемый отчет

Digimat-АМ

Digimat-АМ - высокоэффективное решение, позволяющее виртуально промоделировать процесс изготовления детали из пластика или композиционного материала методом 3D печати, определить коробление и остаточные напряжения в детали до начала ее изготовления.

Модуль Digimat-АМ входит в состав программного комплекса Digimat и имеет дружественный, интуитивно понятный интерфейс, который предоставляет пользователю возможность реализации полного цикла моделирования 3D печати детали:

• Выбрать технологию изготовления:
  • SLS – метод спекания порошковых компонентов лазером;
  • FFF (Fused Filament Fabrication) – метод наплавления нити;
  • FDM (Fused Deposition Modeling) – метод послойного наплавления;
• Импорт геометрии детали в формате STL;
• Задание ориентации детали при печати и толщины слоя (для SLS технологии) или загрузка траектории движения печатающей головки (для FFF / FDM технологий);
• Выбор материала из базы данных или создание нового материала со своими характеристиками:
  • незаполненный (однородный) полимер;
  • армированный волокнами или сферами полимер;
• Задание технологических параметров 3D печати для выбранной технологии изготовления;
• Автоматическое создание на геометрии воксельной КЭ сетки выбранного размера;
• Решение на микроуровне связанной термомеханической задачи, моделирующей процесс 3D печати представительного элемента объема;
• Моделирование на макроуровне цикла изготовления детали: печать, удаление поддержки, охлаждение;
• Обработка результатов расчета:
  • остаточные напряжения;
  • остаточные перемещения (коробление);
• Экспорт результатов моделирования:
  • искаженная геометрия после изготовления (геометрический формат STL);
  • остаточные напряжения и перемещения для учета их в последующем расчете на прочность;
  • КЭ модель для недеформированной (исходной) геометрии (формат входного файла Marc);
  • анимация процесса печати (формат GIF);
• Изменение исходной геометрии для компенсации искажения формы после изготовления;
• Оптимизация материала и технологического процесса 3D печати;

Digimat-AM даёт возможность пользователям еще до начала изготовления детали определить вероятные производственные проблемы, помогает подобрать оптимальный материал и геометрию детали для печати, оптимизировать технологические параметры изготовления и минимизировать коробление будущей детали. Использование виртуального моделирования с Digimat-AM позволяет исключить сотни проб и ошибок при изготовлении методом послойной печати на 3D принтере.

Модуль Digimat-AM является составной частью комплексного решения Digimat Additive Manufacturing и закрывает разрыв между композиционным материалом, процессом изготовления и характеристиками будущей детали.