PAM-DISTORTION. Моделирование процессов коробления в композиционном изделии

PAM-DISTORTION – программное решение компании ESI Group. PAM-DISTORTION является составной частью PAM-COMPOSITE – программного обеспечения, предназначенного для моделирования технологий производства композиционных изделий.


Продукт PAM-DISTORTION создан для моделирования процессов коробления композитных изделий.

При производстве высокоответственных композитных деталей стоит необходимость обеспечения точных допусков. Под воздействием тепловых полей в процессе производства происходит искажение формы, что вызывает трудности при сборке и влияет на характеристики готового изделия. На сегодняшний день такие данные получают из физических экспериментов.

Новое решение от компании ESI Group позволяет сократить количество натурных испытаний. Моделирование процессов производства композитного изделия в продукте PAM- DISTORTION включает в себя два основных этапа:

Расчет процесса полимеризации изделия

Вычисление степени полимеризации изделия (анализ экзотермической реакции отверждения) с учетом температурного режима нагрева изделия.

Прогнозирование коробления изделия

Проведение термохимического анализа напряжений в изделии с учетом изменения температуры и истории процесса полимеризации.

Моделирование в продукте PAM-DISTORTION дает возможность оценить такие производственные дефекты как:

  • Избыточные остаточные напряжения
  • Расслоения и искажения формы еще до получения первого физического прототипа
  • И позволяет контролировать форму композитного изделия

Все возможные дефекты можно минимизировать путем изменения процесса производства и варьированием параметров:

  • Тип материала
  • Последовательность укладки
  • Проектирование инструментов для термического режима производства
  • Использование твердотельных моделей при проектировании
  • Моделирование термических и механических взаимодействий с формой
В зависимости от имеющихся входных данных пользователь проводит различные типы анализа в продукте PAM-DISTORTION. Для каждого типа расчета используются свои допущения. Основные подходы к моделированию приведены в табл. 1.

Таблица 1. Подходы к моделированию в продукте PAM-DISTORTION:
 Входные данные     PAM-DISTORTION      Допущения
 
Температурный цикл нагрева изделия. Теоретическая история полимеризации		      Коробление: анализ напряжений. Механический анализ взаимодействия с оснасткой      Равномерная температура и степень полимеризации по толщине. Не учитывается выделение тепла при полимеризации. С учетом или без учета химической усадки
     
Температурный цикл в печи		      Полимеризация: термический и химический анализ. Возможно взаимодействие с оснасткой (термическое). Коробление: используя значения температур и результаты полученные при расчете процесса полимеризации  - проводится анализ напряжений      Значение температуры на поверхности изделия равна заданной температуре
     
Данные получены из PAM-RTM. Вычисленные поля температур и история процесса полимеризации		      Коробление: используя значение температур полученных в продукте PAM-RTM и используя цикл полимеризации проводится анализ напряжений. Механический анализ взаимодействия с оснасткой  
     
Автоклавирование. Вычисленные поля температур и история процесса полимеризации		      Коробление: используя значение температур полученных в процессе автоклавирования и используя цикл полимеризации проводится анализ напряжений. Механический анализ взаимодействия с оснасткой  

При проведении термохимического анализа перед пользователем стоят следующие задачи:
  • Прогнозирование температуры и степени полимеризации в композитном изделии.
  • Оптимизация нагрева оснастки.
  • Анализ проблем производства и наличие температурных пиков.

Термо-химический анализ конструкции

Основные этапы моделирования в продукте PAM-DISTORTION представлены на следующей схеме:


В качестве исходных данных указывается значения температур воздействующих на исследуемое композитное изделие. Первым шагом проводится расчет термического процесса и полимеризации. Полученные на данном этапе результаты температуры и степени полимеризации передаются далее на следующий этап термомеханического анализа. В результате пользователь получает результаты деформации формы и значение остаточных напряжений.

В зависимости от моделируемого процесса (полимеризация или коробление) пользователю необходимо иметь определенные входные данные, основные из которых указаны в табл. 2:

Таблица 2. Входные данные:

 Расчет процесса полимеризации     Прогнозирование коробления изделия
  • Содержание волокна, Vf
  • Плотность, ρ
  • Теплопроводность, λ11, λ22,λ33
  • Удельная теплоемкость, Сp
  • Энтальпия, H
  • Функция изменения степени полимеризации от температуры, dα/dt 
  • Данные для расчета процесса полимеризации
  • Модули Юнга, E11, E22, E33
  • Модули сдвига, G11, G22, G33
  • Коэффициенты Пуансона,
  • Коэффициенты теплового расширения, α11, α22, α33
  • Коэффициенты химического сжатия, β11, β22, β33
  • Температура стеклования, Tg
  • Степень отверждения смолы, Xgel

Пример работы в PAM-DISTORTION:

Обучение:

Специалисты ГК «ПЛМ Урал» проводят базовые и специализированные курсы обучения работе со всеми программными продуктами и оборудованием, а также разрабатывают курсы обучения под конкретные задачи заказчика. Учебный центр ГК «ПЛМ Урал» проводит обучение слушателей на основании лицензии на образовательную деятельность №20005 от 18 апреля 2019 г.

Интегратор программного решения – ООО «ПЛМ Инжиниринг» (ГК «ПЛМ Урал»)