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构建复合材料航空结构开发数字化工厂

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构建复合材料航空结构开发数字化工厂

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行业新闻
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2019/03/29 10:58
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【摘要】:
《中国航空报》:过去的二十年间,复合材料的应用得到显著的提升,您认为驱动这一趋势的主要原因是什么?
  《中国航空报》:过去的二十年间,复合材料的应用得到显著的提升,您认为驱动这一趋势的主要原因是什么?
 
  约翰·奥康纳:关于环保及燃油经济性的全球性关注,使得人们在航空航天和汽车行业越来越关注执行效率。这也就驱动相关的公司在其产品中引入一些包含复合材料在内的先进材料。其中复合材料以其显著的比强度、比模量使得公司有更大的可能性设计出环境更友好、燃油更经济的产品,与此同时,这一明显的趋势也驱动复合材料专业的工程软件,比如Fibersim,来帮助这些单位设计并制造出满足其需要的复合材料产品。
 
  《中国航空报》:复合材料与传统材料在有限元分析与结构设计之间的不同之处?
 
  约翰·奥康纳:传统材料比如金属材料的有限元分析和结构设计通常是一种各向同性的材料。复合材料不是各向同性的材料。复合材料极其复杂,不可分割的铺层通过类似“装配”的方法及特有的制造工艺来进行制造,比如手工铺敷或自动铺带/纤维铺放。这意味着复合材料结构的性能与材料类型、几何形状和制造工艺都有关系。这些都必须在复合材料有限元分析与结构设计中加以考虑。
 
  如果没有专业的工具,把复合材料复杂的铺层属性在结构设计与有限元分析中进行数据传递,通常也是一件困难的工作。大多数情况下,尽管对材料属性的理解已经很详细,但如何分析实际当中的复合材料结构件仍然是一个挑战。这些挑战来自两方面:首先,结构设计阶段的复杂的复合材料属性在工程阶段难以实现充分的数据共享,这就导致了难以进行准确的有限元分析。这同时也导致设计阶段的近似性和不确定性。其次,设计阶段定义的‘理论的纤维方向’通常与生产过程中的‘实际的纤维方向’不一致。这意味着复合材料基础的材料属性通常没有被完全理解,因为纤维的方向是决定其属性的关键。
 
  解决以上两个问题的关键在于提供一种恰当的复合材料定义,能够综合考虑材料类型,设计方法和制造方法。这个定义完整捕获了详细的复合材料设计并能够帮助定义详细的复合材料有限元模型,提高有限元分析工程师在分析结果,减少过度设计同时更完整地优化整个结构。Fibersim正是提供这一关键能力的有效工具
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