HPM软件能够精确预测叠层复合材料构件在加工过程中的扭曲变形,并提供逆向工程曲面来创建“一次成功”的模具,大大缩短产品投入市场的时间,降低加工成本和时间,减小装配应力,并能成功消除非常耗费时间的垫片装置。


 复合材料加工背景
      在复合材料部件的固化过程中,残余应力将会导致部件的扭曲变形。这将可能引起产品在装配过程中的使用困难。据估计在飞机机身应用上,与复合材料部件相关的费用中的很大一部分,是花在装配过程中。这主要是由于个别部件的扭曲变形、翻工的时间以及调整这些变形所需要的垫片加工所引起的。例如,飞机装配可能需要大量的垫片来修正由于部件扭曲引起的误差。在过去,人们通过反复试验调整模具,来达到需要的后固化构件形状。但是,一个更精确省时的方法越来越被人们所需要。基于此,开发了HPM软件。

                                                                                                                                                        

 

模型创建
      定义复合材料构件几何形状的数据,首先以IGES或STEP格式的文件导入到软件中。然后,模具工程师在HPM自定义界面(与复合材料厂商合作开发的)中,定义复合材料分层和固化仿真模拟的所有参数。高性能的线性和非线性单元、边界条件、材料属性以及叠层方向,都被设置到模型中。温度分布和分析控制也必须被指定。    

                                                                                                                                                                                                                         


   
 

 材料数据库
      来自ACG、CYTEC和Hexcel公司的多种材料,被添加到材料库中。在HPM材料库中,树脂和纤维的属性被分开储存,可以根据使用单个选择。使用先进的微细观力学方程,叠层属性可以从树脂和纤维数据中计算出。组织结构细节和纤维体积含量也可以通过HPM界面定义。


显示
      纤维方向和倾斜角度的显示,可以帮助详细地检查叠层方向。 具有一个内置的显示工具,并可以与FiberSim软件接口,给出XML格式的材料信息传递。


接触模拟
      HPM提供非线性接触算法,能够模拟固化仿真中构件和模具间的滑移和分离。

 



材料数据库
      来自ACG、CYTEC和Hexcel公司的多种材料,被添加到材料库中。在HPM材料库中,树脂和纤维的属性被分开储存,可以根据使用单个选择。使用先进的微细观力学方程,叠层属性可以从树脂和纤维数据中计算出。组织结构细节和纤维体积含量也可以通过HPM界面定义。


显示
      纤维方向和倾斜角度的显示,可以帮助详细地检查叠层方向。 具有一个内置的显示工具,并可以与FiberSim软件接口,给出XML格式的材料信息传递。


接触模拟
      HPM提供非线性接触算法,能够模拟固化仿真中构件和模具间的滑移和分离。
                 
                                      叠层显示                                               构件和模具的接触模拟


分析
      采用耦合的热力分析,来模拟热固化和残余应力的计算。在固化过程中,内部产生的热引起的温度和固化度,可以使用瞬态热分析来计算。计算出的数据可以用于一个瞬态非线性应力分析,能够计算出由于温度改变和化学收缩引起的变形。计算结果可以在  HPM中查看。应力分析中计算出的位移可以比例放大或缩小,生成一个修正的模具几何形状。修正好的模具几何形状,可以导出IGES格式文件,直接用于数控模具切削设备,生产出能够精确满足装配使用的构件。


使用 HPM的好处
      在设计过程中使用HPM软件,工程师能够“一次成功”提取主模型和模具曲面,确保得到正确尺寸的后固化构件,避免了多次重复的猜测工作。这可以明显减少产品开发的周期。利用精确计算出的主模型和模具曲面,降低装配复合材料构件的时间和和人力成本。这种精确建立复合材料构件的能力,也使得更大的构件能够被制造,从而减少了构件的数量,并进一步节省了制造成本。
     

"  HPM软件计算出的修正模具的几何形状,可以以IGES格式导出,直接用于数控模具切削设备,生产出能够精确满足装配使用的构件。"


校验模型
      在HPM开发的过程中,大量的模型被创建,来验证所得结果与实验项目的对比。通过对C型叠层、外壳、夹板曲圆材以及削层曲圆材等模型的模拟,HPM结果与实验和生成测试构件的结果吻合的非常好。
                      
                                                           C型模型显示了 结果和实验数据的良好吻合
                         
                                                              C型圆材模型和模具显示了 结果和生产构件的良好吻合
校验构件
      下列图片仅仅显示了在HPM软件开发过程中使用的部分验证构件。
       
                 风扇罩门                                             外壳                                                   圆材

 
 
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
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