Materiali Compositi

Simulare e ottimizzare la stratificazione delle lamine, calcolare gli effetti di sollecitazioni e tensioni e prevedere i danneggiamenti con sicurezza.
Horizontal spacer

Definiti come “engineered materials”, i compositi offrono alle aziende manifatturiere molti vantaggi in termini di peso e prestazioni. Nonostante ciò, comportano alcune sfide nella fase di progettazione, rispetto a normali materiali come i metalli. Delaminazioni, microfessurazioni o altri eventi meccanici, che non sono fattori importanti nella progettazione con metalli, sono invece fondamentali per i compositi, perché possono portare ad eventuali danneggiamenti. A causa dei processi di produzione lunghi e costosi, la prototipazione fisica di componenti in composito è poco pratica. Senza i necessari strumenti di Computer Aided Engineering, la selezione del materiale giusto può essere costosa in termini di tempo e risorse.

Le funzionalità dei prodotti MSC per i compositi consentono di analizzare e migliorare la progettazione di compositi complessi. Gli strumenti offerti da MSC sono ideali per numerose tipologie di compositi, come compositi avanzati, pannelli sandwich, plastiche, nano compositi, metalli duri e altri.

MSC Software offre diverse opzioni di modellazione dei compositi:
  • Compositi rinforzati in fibra di carbonio
  • Progettazione della stratificazione delle lamine
  • Modellazione della zona coesiva
  • Processi di Curing e restringimento
  • Tolleranza al danneggiamento
  • Delaminazione
  • Analisi a Fatica
  • Ampia scelta di modelli di danneggiamento (Hill, Tsai-Wu, Hashin, Puck ...)
  • Strutture a sandwich a nido d'ape
 
  • Analisi macro-meccanica
  • Analisi micro-meccanica
  • Modellazione multi-scala di strutture composite
  • Comportamenti non-lineari
  • Compositi particellari
  • Nano compositi
  • Analisi delle sollecitazioni a seconda della configurazione del lay-up
  • Analisi in funzione della temperatura
  • Virtual crack closure technique
Ambiti di applicazione:
  • Aerospace & Defense:Gondole motore, alettoni, radome, pannelli aerei, pavimenti, porte, schermi termici, strutture alari, timone, fusoliera elicottero, pale, protezione balistica.
  • Automotive: pannelli di carrozzeria, telaio, paraurti, dischi freno, pozzetto, rifilatura, cruscotti.
  • Consumer Products: prodotti per lo sport, packaging, dissipatori di calore per i sistemi elettronici, telai di biciclette, caschi, mobili, materiali da costruzione.
  • Energy: : pale eoliche, pannelli solari, strutture in mare tra cui pareti spesse tubolari, tubi sottomarini e carri armati.
  • Government / Civil: Strutture in calcestruzzo, ponti, barriere.
  • Medical: Protesi, plantari, protesi portanti, apparecchi chirurgici, dispositivi endoscopica / laparoscopica, dispositivi di aspirazione / irrigazione.
 

Identificare e risolvere eventuali problemi di produzione nella fase di progettazione consente di risparmiare notevoli costi a valle.

Ad esempio, molti componenti in composito richiedono un’impilatura di multiple lamine su superfici curve. Questo può portare a tagli sul materiale, eccessivi allungamenti e cambiamenti dell’orientamento delle fibre, che potrebbero compromettere la struttura. Gli algoritmi di MSC affrontano questi problemi consentendo di prevedere l’orientamento delle fibre e il taglio di lamine unidirezionali e intessute che vengono posizionate intorno a superfici curve e complesse.

 

 

Con le soluzioni MSC Software, è possibile studiare il comportamento delle strutture in composito attraverso tutto lo spettro di carico. E’ possibile fare analisi lineari e non lineari per prevedere accuratamente la risposta delle strutture.

  • Linear and Nonlinear Static
  • Statica Lineare e Non Lineare
  • Linear and Nonlinear Transient
  • Transitorio Lineare e Non Lineare
  • Modi normali
  • Buckling
  • Risposta diretta o in frequenza
  • Direct or Modal Complex Eigenvalue
  • Risposta transitoria diretta o modale
  • Trasferimento di calore
  • Analisi Termo-Strutturale

Il lavoro di modellazione può essere ridotto grazie ad algoritmi di contatto facili da usare, mantenendo la robustezza e l’accuratezza necessarie alle strutture in composito.

 

A causa della natura eterogenea e a livelli dei materiali compositi, molti meccanismi di rottura ne riducono la performance.

Il processo di danneggiamento può essere graduale e condurre prima alla degradazione e poi alla rottura.

  • Progressive Failure Analysis: permette di prevedere la progressione del danno nei materiali usando uno dei criteri di rottura tra: Maximum Stress, Maximum Strain, Hill, Hoffman, Tsai-Wu, Hashin, Puck, Hashin-Tape or Hashin-Fabric.
  • Delaminazione: analizza l'indebolimento e la rottura del collante tra gli strati usando la tecnica del Cohesive Zone Modeling.
  • Propagazione della cricca: Simula la propagazione della frattura usando la VCCT (Virtual Crack Closure Technique) per realizzare prodotti con maggior resistenza alla frattura.
 

Le soluzioni per l’ottimizzazione di MSC consentono agli utenti di ottimizzare i prodotti risparmiando costi di materiale.

I materiali compositi possono essere progettati per adattarsi ad applicazioni specifiche. Progettare per tentativi attraverso prototipi fisici può essere molto costoso. Le soluzioni di MSC consentono agli utenti di ottimizzare i loro progetti risparmiando costi di materiale, riducendo il peso e calcolando lo spessore e l’orientamento di ogni lamina.

MSC sostiene l’innovazione fornendo una gamma completa di funzioni che includono l'ottimizzazione di forma, dimensione e topologica.

 

Digimat consente agli ingegneri di realizzare analisi di compositi a micro e macro scala, per calcolare le loro proprietà meccaniche, termiche ed elettriche e utilizzarle in ogni tipo di analisi a elementi finiti.

Nel caso di materiali stampati, gli ingegneri solitamente iniziano la modellazione raccogliendo informazioni sul materiale e dati sull’orientamento delle fibre attraverso Moldflow, 3D-Sigma, Moldex3D, Simpoe o da altre soluzioni per la simulazione dell’iniezione dello stampaggio. Digimat-MAP calcola tensioni residue e temperatura dalla mesh di stampaggio a iniezione e definisce la mesh a elementi finiti dalla struttura ideale.

Da qui, gli ingegneri importano questi parametri in un programma come MSC Nastran o Marc. Possono anche usare Digimat’s MF, MX, FE modules per verificare i dati ottenuti dai test sul composito e i suoi costituenti e identificare i materiali più adatti.

Related Products: 

Digimat

La piattaforma di modellazione di materiali e strutture non-lineari multi-scala

Dytran

Dinamica esplicita e interazione Fluido Struttura

FEA, AFEA and TFEA

Pacchetti per la simulazione Strutturale, Nonlineare e Termica

Marc

La soluzione per la simulazione non-lineare avanzata

MSC Apex

Un ambiente CAE unificato per il Virtual Product Development

MSC Fatigue

La soluzione software per l'analisi a fatica

MSC Nastran

La soluzione leader per l'analisi a elementi finiti

MSC Nastran Desktop

Soluzione Desktop per la simulazione multidisciplinare

Patran

La soluzione completa per la modellazione a elementi finiti

SimDesigner

Simulazione Multidisciplinare CAD-Embedded

SimXpert

Soluzione per la Simulazione Multidisciplinare integrata
+39 0432 576711
M-F 8am-5pm CET