Print Right the First Time
Digimat

Переход от металла к композиционным материалам (КМ) с целью снижения веса конструкции – одна из основных задач настоящего времени. Проектирование изделий из композиционных материалов требует специального инструмента, который позволяет точно промоделировать сложный характер поведения и разрушения таких материалов. Классические инструменты проектирования часто не могут точно описать локальное поведение КМ в детали, зависящее от выбранных технологических параметров изготовления и возможных дефектов. Это часто приводит к отсутствию уверенности в конструкции и завышенным коэффициентам запаса.
Программный комплекс Digimat основывается на технологии многоуровневого моделирования КМ, предоставляя эффективные инструменты для проектирования. Благодаря точному описанию локального поведения материала, использование инструментов Digimat дает пользователю 100% уверенность в разрабатываемой детали, позволяя создавать оптимальные облегченные конструкции, в которых используется полностью потенциал КМ. Инструменты Digimat плавно интегрируются в текущий процесс конечно элементного моделирования, устраняя разрыв между производственным процессом изготовления детали и ее структурным анализом.
Технология Digimat объединяет в единую цепочку всех участников создания изделия (разработчиков материалов, производителей деталей, производителей конечных изделий) и позволяет:
- Промоделировать и исследовать поведение композиционных материалов, металлов и сплавов, материалов со сложной микроструктурой;
- Спроектировать оптимальные высокоэффективные композитные изделия;
- Уменьшить вес, стоимость и время выхода на рынок новых инновационных изделий;
- Повысить точность КЭ расчетов за счет учета технологии изготовления детали;
- Сократить количество натурных испытаний материалов и прототипов.
Уникальный функционал программного комплекса Digimat позволяет выполнять анализ композиционных материалов как на микро-, так и на макроуровне, точно определяя их механические, тепловые и электрические свойства для последующего использования в КЭ анализе.
Digimat объединяет всех специалистов, связанных с композитами: от разработчиков композиционных материалов и расчетчиков по статической и/или динамической прочности конструкций, до технологов, отвечающих за изготовление композитных деталей, и специалистов, связанных с испытаниями материалов.
![]() |
Digimat-MF (Mean-Field — поле осреднённых величин) предназначен для определения механических, тепловых и электрических характеристик многофазных материалов методом гомогенизации. В основе работы Digimat-MF лежит микромеханический подход к моделированию материала: пользователь вводит характеристики каждой фазы материала и объемное/массовое содержание, определяет микроструктуру (форму, размер и ориентацию включений) и задает нагружение, прикладываемое к материалу. В результате получается модель многофазного материала, чувствительная к параметрам микроструктуры и свойствам каждой фазы. Свойства композитного материала вычисляются с помощью так называемого метода гомогенизации Мори-Танака, основанного на подходе Эшелби. Метод описывает поведение одной частицы в виде эллипсоида, включенной в материал матрицы. Форма частицы определяется отношением диаметра к длине. Метод гомогенизации позволяет получить макроскопические свойства композиционных материалов используя свойства каждой фазы (т.е. свойств материала на микроуровне) и микроструктуру. Создание модели материала производится в дружественном интерфейсе Digimat-MF, следуя по дереву модели и последовательно вводя требуемые характеристики. Пользователю предоставляются широкие возможности для моделирования многофазных материалов:
Благодаря хорошо зарекомендовавшим себя математическим моделям гомогенизации и отработанным программным процедурам, Digimat-MF не требует значительных вычислительных ресурсов и может эффективно использоваться совместно с внешними решателями для связанного нелинейного конечно-элементного расчета конструкции. |
![]() |
Digimat-FE (Конечные элементы) предназначен для детального исследования многофазного материала на микроуровне путем построения геометрии представительного элемента объема (ПЭО) материала и последующего его анализа методом конечных элементов. Представительный элемент объема - это минимальный объём материала, в котором содержится достаточное число «носителей» для статистического описания механизма рассматриваемого процесса. Digimat-FE позволяет создать реалистичный ПЭО для большого разнообразия микроструктур многофазных материалов: композиционные материалы с полимерной, резиновой, керамической и металлической матрицей, графит, металлокерамика, ферробетон, нанокомпозиты и другие, а также создать ПЭО для материалов со сложной микроструктурой: пены, решетчатые структуры и так далее. Полученные конечно-элементные модели могут быть решены как с помощью встроенного в модуль КЭ решателя, так и экспортированы для решения во внешних решателях. Для определения характеристик многофазного материала пользователям доступны:
Возможности модуля позволяют расширить границы моделирования многофазных материалов и использовать результаты решения задач микромолекулярной динамики (свойства фаз, микроструктура) из внешних программ (J-OCTA, Schrödinger), а также результаты обработки компьютерной томографии (Volume Graphics). Digimat-FE хорошо дополняет модуль Digimat-MF и полностью с ним совместим. |
![]() |
Digimat-MX (Material eXpert) предназначен для хранения, поиска и защищённого обмена данными по материалам между поставщиками, разработчиками и потребителями. Содержит в себе данные от ведущих мировых производителей и поставщиков композиционных материалов. Обладает эффективным инструментом для проведения обратного инжиниринга с целью калибровки математических моделей материала Digimat по результатам натурных испытаний. Исходными данными для обратного инжиниринга являются модель материала на микроуровне и результаты натурных испытаний. Пользователь загружает в модуль эти данные, выбирает варьируемые параметры, задает возможный диапазон их изменения и запускает процесс. Модуль автоматически решает оптимизационную задачу и определяет параметры модели материала, которые дают минимальное отклонение от результатов натурных испытаний. Как база данных по материалам, Digimat-MX предлагает пользователям хранение своих данных по математическим моделям каждого композиционного материала при разных условиях (например, в зависимости от влажности и температуры), по моделям входящих в них фаз, а также хранение результатов натурных испытаний материалов, которые могут быть использованы для обратного инжиниринга. Кроме этого, пользователь может воспользоваться существующей в базе данных информацией от 23-ти ведущих разработчиков и поставщиков композиционных материалов (Solvay, Stratasys, DuPont, DSM и другие). В настоящее время база содержит данные о 359 композиционных материалах, которые включают в себя более чем 29.000 файлов с различными моделями материалов и более 230 экспериментальных данных для них. Разработчик программы постоянно ведет работу по улучшению и наполнению базы данных. Работу с базами данных можно организовать как на локальном компьютере, так и с удалённым доступом. Пользователю предлагаются широкие возможности по настройке уровней доступа к базе данных: общий, ограниченный, закрытый. Специализированное решение Digimat-MX+ обеспечивает передачу данных между пользователями по открытым сетям в зашифрованном виде, что позволяет защитить интеллектуальную собственность при удаленной разработке композиционных материалов. |
![]() |
Digimat-CAE (Системы инженерного анализа) позволяет провести связанный конечно-элементный расчет конструкции с нелинейной анизотропной моделью материала Digimat, которая учитывает реальную микроструктуру композиционного материала в каждой точке конструкции. Свойства композиционного материала зависят от характеристик его фаз и микроструктуры, которая характеризуется локальной ориентацией волокон и/или технологическими дефектами (например, пористостью). Микроструктура композиционного материала может быть определена с помощью специализированных программных пакетов для моделирования технологических процессов изготовления или получена ее замером в реальной конструкции. |
![]() |
Digimat-MAP (Перенос данных) является эффективным, надежным и точным инструментом для передачи данных о микроструктуре (тензор ориентации волокон, остаточные напряжения, линии спая, пористость траектория движения экструдера и другие параметры) с «донорской» сетки, используемой для моделирования технологического процесса изготовления детали, на «принимающую» качественную конечно-элементную сетку для структурного анализа. |
![]() |
Digimat-HC (Сэндвич-панели) предназначен для простого, быстрого и эффективного проектирования и испытания композитных сэндвич-панелей, используя передовые технологии моделирования микромеханических свойств композитного материала. |
![]() |
Digimat-AM (Аддитивное производство) — высокоэффективное решение, позволяющее виртуально промоделировать процесс 3D-печати детали из однородного или армированного пластика, определить коробление и остаточные напряжения, возникающие в детали в зависимости от технологических параметров процесса, стратегии печати и выбранного материала. Модуль имеет дружественный, интуитивно понятный интерфейс, который предоставляет пользователю возможность реализации полного цикла моделирования изготовления детали методом 3D-печати:
Digimat-AM позволяет пользователям еще до начала изготовления детали определить возможные производственные проблемы, помогает подобрать оптимальный материал, оптимизировать технологические параметры изготовления и получить скомпенсированную геометрию для минимизации коробления будущей детали при ее реальном изготовлении. Использование виртуального моделирования с Digimat-AM позволяет значительно сократить количество проб и ошибок при изготовлении детали методом печати на 3D принтере. |
![]() |
Digimat-RP (Армированные пластики) представляет собой интегрированное решение, позволяющее выполнить структурный анализ изделий из армированных пластиков с учетом микроструктуры композиционного материала, получаемой при моделировании технологического процесса изготовления. Многолетний опыт компании-разработчика Digimat по моделированию конструкций из армированных пластиков реализован в простом для использования решении — Digimat-RP, которое объединяет под единой графической оболочкой возможности модулей Digimat-MF, -MAP и -CAE. Дружественный графический интерфейс Digimat-RP позволяет: загрузить конечно-элементную сетку для структурного анализа, выбрать материал Digimat, подгрузить технологическую сетку с данными о микроструктуре, перенести эти данные на прочностную сетку, сделать настройки решателя, автоматически запустить задачу на расчет и провести постпроцессорную обработку результатов расчета.
Основные преимущества Digimat-RP:
Digimat-RP/Moldex3DDigimat-RP/Moldex3D является дальнейшим развитием Digimat-RP для расчета на прочность изделий из армированных пластиков, получаемых литьем под давлением. Одним из ключевых моментов расчета конструкций из армированных пластиков является точное описание локальной микроструктуры композиционного материала. Однако, доступ инженеров, связанных с расчетом динамики и прочности конструкции, к описанию локальной микроструктуры в настоящее время может быть затруднен. Это связано с тем, что внутри даже одной компании, специалисты, занимающиеся моделированием технологического процесса изготовления композитной конструкции, и инженеры, связанные с расчетом этой конструкции, часто работают в разных подразделениях и на разном программном обеспечении. Все это приводит к сложному и неэффективному циклу проектирования конструкций из армированных пластиков. Данная особенность явно проявляется на начальных этапах разработки изделия, когда еще нет окончательного решения по литьевой форме или в условиях ограниченности времени на разработку конструкции. Для оптимизации процесса проектирования армированных пластиков, получаемых литьем под давлением, предлагается решение — Digimat-RP/Moldex3D, которое включает в себя инструмент для оценки ориентации армирующих волокон, основанный на технологии Moldex3D (eDesign mesher и Moldex3D solver). Интегрированное в Digimat-RP решение от Moldex3D имеет упрощенный ввод требуемых данных (выбор материала, температуры расплава и заливочной формы, время впрыска расплава, положение и диаметр отверстий впрыска) и не требует опыта в моделировании литья под давлением армированных пластиков. Digimat-RP/Moldex3D уже на ранней стадии проектирования стирает границы между технологическим процессом моделирования литья под давлением и высокоэффективным инженерным анализом конструкций из армированных пластиков. Дополнительно к основным возможностям Digimat-RP новый модуль Digimat-RP/Moldex3D позволяет:
|
![]() |
Digimat-VA (Виртуальные расчетные характеристики) — высокоэффективное решение, позволяющее легко и быстро провести «виртуальные испытания» требуемой серии образцов и автоматически получить расчетные характеристики слоистого композиционного материала в зависимости от типа материала, разброса его характеристик, укладки слоев в пакете, условий окружающей среды при испытании, видов испытаний и типов образцов. Digimat-VA так же позволяет провести исследования влияния различных дефектов в образцах при изготовлении на характеристики композиционного материала (учет пористости, расслоения, свилеватости с возможностью задания площади или объема дефекта и его расположения в образце). Digimat-VA сочетает в себе интуитивно понятный дружественный интерфейс, встроенный высокоэффективный нелинейный конечно-элементный решатель, многоуровневое (на микро- и макроуровне) моделирование композиционных материалов с прогрессирующим разрушением, инструменты автоматической калибровки материала, статистической обработки результатов и создания отчетов. В первую очередь Digimat-VA предназначен для специалистов, связанных с квалификацией композиционных материалов и получением расчетных характеристик. Применение Digimat-VA обеспечивает получение требуемых характеристик и принятие решений как до начала, так и параллельно с программой длительных натурных испытаний образцов. Ключевые особенности Digimat-VA:
Задачи, решаемые с Digimat-VA:
|
![]() |
Подробнее о программном комплексе Digimat на сайте: www.e-xstream.com |
Для ознакомления с информацией о работе в разных операционных системах, пожалуйста, посетите страницу совместимых ОС.