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Überblick. - 2:
ANSYS.- 2.1: Produktneuheiten.
- 2.2: Strukturmechanik.
- 2.3: Strömungsmechanik.
- 2.4: Temperaturfeld.
- 2.5: Elektromagnetik.
- 2.6: Systemsimulation.
- 2.7: Multiphysics.
- 2.8: Betriebsfestigkeit.
- 2.9: Composites.
- 2.9.1: Composite PrepPost.
- 2.9.2: ACP & ESAComp Bundle.
- 2.9.3: DIGIMAT.
- 2.9.1:
- 2.10: Elektronik.
- 2.11: FEM für CAD.
- 2.12: Workflow.
- 2.13: ANSYS HPC.
- 2.14: Academic.
- 2.15: Zusatzlösungen.
- 2.1:
- 3: LS-DYNA.
- 4: FTI FORMING SUITE.
- 5: Optimierung: optiSLang.
- 6: Materialdesign: DIGIMAT.
- 7: Composites: ESAComp.
- 8: Akustik: WAON.
- 9: Biomechanik: AnyBody.
- 10: Lackierprozesse: VPS.
- 11: Hardware.
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ANSYS Composite PrepPost – effizientes Composite-Engineering
ANSYS Anwendern steht bereits seit vielen Jahren eine hervorragende Element- und Solver-Technologie zur Berechnung von Composites zur Verfügung. Jedoch erfordert die Simulation von Composite-Strukturen bezüglich Faserorientierung und Laminataufbau zusätzlich noch innovative und praxisorientierte Modellierungs- und Auswertungsmöglichkeiten. Basierend auf einem detaillierten Anforderungskatalog aus der Industrie, darunter ein renommiertes Formel 1-Team, wurde ANSYS Composite PrepPost, eine effiziente Simulationsumgebung für geschichtete Composites, entwickelt.
Integration und Verfügbarkeit
ANSYS Composite PrepPost ist in ANSYS Workbench 12.0 integriert und nutzt daher den großen Vorteil einer assoziativen Kopplung mit dem CAD-Programm oder dem DesignModeler. Design- und Vernetzungsvarianten können somit sehr effizient durchgespielt werden, da alle composite-spezifischen Features CAD-basiert und automatisierbar zu definieren sind. Daneben ist ANSYS Composite PrepPost auch über ANSYS Classic verfügbar. Ferner ist ANSYS Composite PrepPost über Python im Pre- und Postprocessing skriptfahig und damit vollständig automatisierbar.
Kombinieren Sie jetzt ESAComp und ANSYS Composite PrepPost: Nutzen Sie die umfangreiche Materialdatenbank von ESAComp und decken Sie von der Vorauslegung bis hin zur Detailsimulation alle Phasen der Entwicklung und Auslegung von langfaser-verstärkten, geschichteten Composite-Bauteilen ab. Mehr Information unter:
ANSYS Composite PrepPost & ESAComp Bundle
Materialdefinition und Koordinatensysteme
Für die Modellierung geschichteter Composite-Strukturen stellt der ANSYS Composite PrepPost dem Anwender ein breites Spektrum an effizienten Funktionalitäten zur Materialdefinition zur Verfügung. Je nach Bedarf oder Präferenz kann der Anwender mittels Fabrics, Stack-ups und Sub-laminates das Composite aufbauen.
Innerhalb des ANSYS Composite PrepPost werden die für die FE-Berechnung nötigen Materialkenngrößen inklusive versagensrelevanter Parameter definiert. Darüber hinaus können materialspezifische Eigenschaften wie Kosten, Drapierbarkeiten oder Schichtdicken zur Bewertung der Herstellbarkeit und Kostenschätzung hinterlegt werden.
Als Grundlage für die Definition der Faserorientierung unterstützt ANSYS Composite PrepPost kartesische, zylindrische und sphärische Koordinatensysteme, die schnell und einfach über Selektion zu definieren sind.
Das Oriented Element-Set Concept
Hinsichtlich der besonderen Anforderungen für die Modellierung von geschichteten Composite-Werkstoffen, nutzt ANSYS Composite PrepPost das Concept of oriented Element-Sets.
Für jede orientierte Elementgruppe kann der Anwender die Auflegerichtung für die Herstellung sowie die 0°-Richtung des Materials zuweisen. Mehrfach orientierte Elementgruppen können sich überlappen und gleichzeitig unterschiedliche Auflegerichtungen haben, was eine einzigartige Möglichkeit der einfachen unsymmetrischen Laminatdefinition ergibt.
Zusätzlich kann durch die Auswahl mehrerer Basiskoordinatensysteme und deren Überlagerung auch eine veränderliche 0°-Richtung des Materials realisiert werden.
Definition und Kontrolle des Lagenaufbaus
Das Laminat selbst wird über eine globale Liste an abzulegenden Lagen beschrieben, die als Fabrics, Stack-ups und Sub-laminates definiert sein können. Es wird dabei der Winkel in Bezug auf die Referenzrichtung vorgegeben. Bei Stack-ups und Sub-laminates wird dennoch jede einzelne Schicht FE-technisch berücksichtigt. Dies ermöglicht eine klare, herstellprozessorientierte Definition und dennoch eine akkurate Berechnung von Versagenskriterien. Das Postprocessing von Stack-ups und Sub-laminates wird entsprechend schichtenweise ausgeführt.
Zur Kontrolle des Lagenaufbaus lassen sich ferner Schnitte durch das Laminat legen und der Querschnitt überhöht darstellen.
Sensoren, Solid Modeling, Ply-book und weitere Pre-processing Features
Sensoren in ANSYS Composite PrepPost ermöglichen die Berechnung von verwendeten Materialmengen und Materialkosten. Das Gewicht, die Menge und die Kosten der Composite-Struktur lassen sich damit per Knopfdruck ausgegeben.
Bei Composites-Analysen mit FEM denkt man meist an Schalenmodellen. Der ANSYS Composite PrepPost versteht sich auch mit Volumen! Insbesondere in Bereichen in denen die Schalentheorie nicht mehr ausreicht, helfen Solids weiter. Hierzu lässt sich die Schalenstruktur mitsamt dem Lagenaufbau in Teilbereichen in eine Solidstruktur extrudieren.
Bei der Definition von Oriented Element Sets als auch den einzelnen Lagen kann die Verwendung einer Rule nützlich sein. Rules sind in ANSYS Composite PrepPost räumliche Masken und schränken die Selektion von Elementen im Oriented Element Set ein. Räumliche Abstufungen von Lagen lassen sich damit effizient realisieren und werden somit einer Optimierung erschlossen.
Das Ply-Book zeigt zum Schluss in einer übersichtlichen Darstellung die Eigenschaften einzelner Lagen oder des Gesamtbauteils sowie die Anleitung zu deren Herstellung. Individuell formiert lässt sich das Ply-Book im HTML-, PDF- oder ODT-Format erzeugen.
Post-processing für Composites
Vorbei ist das schichtweise Durchforsten der Resultate auf der Suche nach kritischstem Reservefaktor oder Safety of Margin. ANSYS Composite PrepPost ermöglicht eine effiziente Versagens-Analyse unter Berücksichtigung verschiedenster, auch kombinierter Versagenskriterien. Je nach Anwendungsgebiet wie Luft und Raumfahrt oder Formel 1, werden unterschiedliche Versagenskriterien angewendet. Im ACP sind folgende Kriterien implementiert:
- Sandwich/ Versagenskriterien wie Deckschichtknittern und Kernversagen in Schub und Zug
- 2D und 3D Versagenskriterien wie Puck, Cuntze, LaRC, Hashin, max. Strain und Stress, Tsai-Wu und Tsai-Hill (interlaminare Schub- und Normalspannungen werden berücksichtigt)
In einem Contourbild wird gleichzeitig der kritischste Reservefaktor, der entsprechende Versagensmodus, die versagende Schicht als auch der dazugehörende Lastfall dargestellt. Mit einem Blick lassen sich damit die kritischen Bereiche und Lastfälle identifizieren.
Dicke und gekrümmte Laminate können signifikante Spannungen in Dickenrichtung des Laminats generieren. Für eine akkurate Bewertung innerhalb einer Versagensanalyse sind diese Spannungen unbedingt zu berücksichtigen. Hier bietet ANSYS Composite PrepPost die Möglichkeit die Spannungen in Dickenrichtung sowie die transversalen Schubspannungen einer Schalen lagenweise neu zu berechnen und damit Versagenskriterien mit dem vollständigen 3D Spannungszustand zu berechnen.
Drapieren
ANSYS Composite PrepPost bietet neben einem Drapieralgorithmus auch eine Schnittstelle, um eigene Drapiertechniken einbinden zu können. Gebiete mit starker Verzerrung des Materials im Herstellprozess lassen sich damit frühzeitig erkennen und bzgl. der Drapierrichtung oder des Drapierbeginnpunktes optimieren.
Zusätzlich lässt sich mit der Abwicklung der einzelnen Lage (flat-wrap) der nötige Zuschnitt der Lage berechnen und somit als Schnittmuster verwenden und exportieren.
