慧聰塑料網(wǎng)訊： 法國(guó)ESI集團(tuán)擁有復(fù)合材料設(shè)計(jì)、工藝仿真、力學(xué)性能分析的系列仿真價(jià)值鏈解決方案，包括PAM-QUIKFORM、PAM-FORM、PAMRTM、PAM-AUTOCLAVE、SYSPLY和PAM-CRASH。其中，PAM-QUIKFORM是鋪層設(shè)計(jì)工具，PAM-FORM和PAM-RTM及PAM-AUTOCLAVE是工藝仿真工具，而SYSPLY和PAMCRASH是力學(xué)性能分析工具。這些解決方案在復(fù)合材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

    復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)

    PAM-QUIKFORM可以模擬增強(qiáng)體在鋪設(shè)過(guò)程中的纖維變形，適用于紡織增強(qiáng)體、無(wú)緯布（UD）或無(wú)屈曲織物（NCF）。對(duì)于紡織增強(qiáng)體，PAM-QUIKFORM使用工業(yè)中標(biāo)準(zhǔn)的鋪層算法。此外，QUIKFORM包含一個(gè)業(yè)內(nèi)獨(dú)有的UD增強(qiáng)體鋪層算法，該算法可以模擬纖維的分布，而標(biāo)準(zhǔn)的鋪層算法一般不適用于此類問(wèn)題。

    PAM-QUIKFORM的計(jì)算從被鋪設(shè)零件的網(wǎng)格開(kāi)始，可以獲得纖維的走向和平面展開(kāi)圖。零件網(wǎng)格、接觸點(diǎn)和纖維方向是PAM-QUIKFORM典型的輸入數(shù)據(jù)，而輸出數(shù)據(jù)則包括纖維走向、剪切角和復(fù)合材料零件平面展開(kāi)圖。PAM-QUIKFORM完全集成在PAM-RTM和SYSPLY中，能夠?yàn)镾YSPLY提供鋪層方向等信息，為PAM-RTM提供孔隙率和滲透率等參數(shù)。

    PAM-QUIKFORM仿真軟件可以預(yù)測(cè)復(fù)合材料纖維增強(qiáng)體成型過(guò)程中的變形�；�于幾何映射算法，它可以在幾秒種內(nèi)得知所選擇的材料在部件成型過(guò)程中會(huì)不會(huì)出現(xiàn)起皺等潛在問(wèn)題。同時(shí)，仿真結(jié)果還可以給出板材鋪層的平面展開(kāi)圖，可為排樣和下料提供參考。QUIKFORM能夠模擬鋪設(shè)過(guò)程中無(wú)緯布纖維的變形，這在市場(chǎng)上同類產(chǎn)品中是獨(dú)一無(wú)二的功能特性。其捕獲算法機(jī)制能夠得知無(wú)緯布鋪設(shè)過(guò)程中出現(xiàn)的詳細(xì)的變形機(jī)制，例如層間滑動(dòng)、纖維蔓延等。

    復(fù)合材料、塑料片材壓力及熱成型模擬

    PAM-FORM作為非金屬片材成型模擬專業(yè)軟件，是一種由PAM-STAMP發(fā)展而來(lái)的顯式有限元軟件，能夠模擬復(fù)合材料纖維在成型過(guò)程中的重新取向，可用于疊層復(fù)合材料、塑料片材、織物、地毯等的成型。

    PAM-FORM可應(yīng)用于吹氣成型、隔膜成型、拉伸成型、帶有剛性和柔性工具的擠壓成型、熱塑性和熱固聚合物加工等過(guò)程。其典型應(yīng)用包括毛毯及織物成型，汽車(chē)內(nèi)部塑料和織物面板，汽車(chē)燃料箱、減震器、儀表板，塑料容器，食品包裝，高級(jí)航天和汽車(chē)?yán)w維增強(qiáng)部件等。

    作為一個(gè)PAM產(chǎn)品，PAM-FORM是ESI公司提供的全數(shù)值解決方案中的一部分。例如：

    （1）使用SYSPLY精確分析復(fù)合材料應(yīng)力，需要在成型之后重新得到厚度和纖維方向信息，而這個(gè)信息是由PAM-FORM提供的。

    （2）分析碰撞和沖擊問(wèn)題采用PAM-CRASH。

    （3）RTM（樹(shù)脂傳遞模塑）注射分析時(shí)，可以使用從干纖維成型最后的局部厚度和纖維方向得出滲透場(chǎng)，而這個(gè)結(jié)果由PAM-FORM提供。

    （4）在熱成型之前，利用塑料片材或?qū)影鍋?lái)預(yù)熱并熔化塑料，易導(dǎo)致整個(gè)薄片上溫度分布不均勻。改善成型模擬結(jié)果的一個(gè)簡(jiǎn)單方法就是用SYSTUS進(jìn)行一個(gè)預(yù)熱模擬，利用計(jì)算的溫度作為PAM-FORM計(jì)算的初始溫度。

    PAM-FORM的典型客戶有空客公司、歐洲航空防務(wù)航天公司(EADS)、達(dá)索航空、美國(guó)惠爾浦公司等。

    樹(shù)脂傳遞與注射模擬

    PAM-RTM是基于纖維強(qiáng)化的樹(shù)脂注射過(guò)程模擬專業(yè)軟件，廣泛用于復(fù)合材料和塑料工業(yè)，是高性價(jià)比的模擬液態(tài)復(fù)合成型的解決方案。PAM-RTM提供了預(yù)設(shè)計(jì)的快速解決方案，并細(xì)化過(guò)程和模具優(yōu)化、最終設(shè)計(jì)檢驗(yàn)計(jì)算，可模擬樹(shù)脂傳遞成型（RTM）、真空輔助RTM（VARTM）和真空輔助樹(shù)脂注入（VARI）3種工藝。PAM-RTM可讀入PAM-FORM預(yù)成型結(jié)果，模擬不同樹(shù)脂的預(yù)熱過(guò)程及填充和固化。

    PAM-RTM是創(chuàng)新而易于使用的三維模擬軟件包，包括優(yōu)化模具設(shè)計(jì)和RTM過(guò)程參數(shù)。PAM-RTM優(yōu)化直接影響壓力分布的參數(shù)，即模具填充過(guò)程中的注射壓力、流量、成型溫度，閉合力和注射口位置及排風(fēng)口位置等，還可預(yù)測(cè)模具內(nèi)固化的演變，能夠顯示模腔內(nèi)流動(dòng)峰面的情況，有助于防止出現(xiàn)填充問(wèn)題（如干點(diǎn)等）。

    PAM-RTM對(duì)工業(yè)用戶能夠提供下列幫助：在制造模具之前評(píng)估不同的注射策略；查看腔內(nèi)樹(shù)脂前端以防止出現(xiàn)諸如干點(diǎn)等填充問(wèn)題；優(yōu)化注射點(diǎn)和排氣口的位置；可以直接觀測(cè)在填模過(guò)程中的壓力分布；預(yù)測(cè)模腔內(nèi)的溫度變化；模擬部件樹(shù)脂硬化；預(yù)測(cè)循環(huán)周期；分析填模的影響參數(shù)，諸如樹(shù)脂粘度、注射壓力和注射速率；分析幾何尺寸和形狀、纖維含量、增強(qiáng)體和樹(shù)脂屬性改變對(duì)成型的影響。

    PAM-RTM還提供非常豐富的結(jié)果處理功能，能夠讓用戶控制計(jì)算中填充過(guò)程不同參數(shù)的趨勢(shì)，諸如溫度、壓力和固化的程度等。注射模擬考慮了預(yù)成型模擬的變形結(jié)果信息（可直接從PAM-FORM，PAMQUIKFORM，達(dá)索復(fù)合材料部件設(shè)計(jì)系統(tǒng)和FiberSim輸入）。PAMRTM能夠模擬不同類型的樹(shù)脂，包括環(huán)氧，聚酯，乙烯基酯，酚醛塑料等。

    PAM-RTM主要通過(guò)模具預(yù)熱、模具內(nèi)三維熱傳導(dǎo)、源項(xiàng)、接觸熱阻等控制熱過(guò)程。對(duì)于填充和固化，用戶可以自己定義粘度和固化函數(shù)，因而能夠模擬新樹(shù)脂。填注過(guò)程及之后的固化模擬基于KamalSourour模型。

    熱壓罐工藝仿真

    熱壓罐工藝始于20世紀(jì)40年代，從20世紀(jì)60年代開(kāi)始被廣泛使用，是針對(duì)第2代復(fù)合材料的生產(chǎn)而研制開(kāi)發(fā)的工藝，尤其在生產(chǎn)蒙皮類零件時(shí)發(fā)揮了巨大的作用，現(xiàn)已成為一種成熟的工藝。由熱壓罐工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料占整個(gè)復(fù)合材料產(chǎn)量的50%以上，在航空航天領(lǐng)域比重高達(dá)80%以上。熱壓罐工藝已被各個(gè)復(fù)合材料零部件生產(chǎn)廠大量使用。據(jù)調(diào)查，中國(guó)所有的飛機(jī)制造廠和相關(guān)單位都在使用這種工藝，而幾乎所有的飛機(jī)設(shè)計(jì)和工藝科研院所也都在研究這種工藝對(duì)零件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響。目前解決熱壓罐存在問(wèn)題還是采用試驗(yàn)的方式，這樣就耗費(fèi)了大量的時(shí)間和成本，而且還無(wú)法保證試驗(yàn)成功。ESI集團(tuán)從各大飛機(jī)制造商中了解到，實(shí)際使用過(guò)程中熱壓罐工藝仍存在很多問(wèn)題，如工藝參數(shù)不合理、工件擺放位置不合適等，這些問(wèn)題困擾著廣大用戶。根據(jù)熱壓罐工藝特點(diǎn)，ESI集團(tuán)召集各部門(mén)專家，組成熱壓罐工藝軟件的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，歷時(shí)2年終于推出熱壓罐工藝仿真軟件PAM-AUTOCLAVE。該方案能為改善熱壓罐工藝的工藝參數(shù)和模具設(shè)計(jì)提供方向性指導(dǎo)，將大大提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本。

    熱壓罐工藝中需要計(jì)算流動(dòng)、壓力、傳熱、固化、回彈過(guò)程，適合采用有限體積方法。PAM-AUTOCLAVE正是基于有限體積法，分析了熱壓罐工藝中罐內(nèi)流動(dòng)、壓力、傳熱、固化、回彈等過(guò)程。 復(fù)合材料專業(yè)力學(xué)分析

    復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特性的評(píng)估必須要考慮材料的多樣性（包括增強(qiáng)塑料、玻璃聚酯、碳環(huán)氧、蜂窩或蜂窩芯材夾層、碳－碳復(fù)合材料等）以及它們的原始力學(xué)性能（不均勻性和各向異性）。SYSPLY提供的綜合材料數(shù)據(jù)庫(kù)為各種三維結(jié)構(gòu)鋪層材料定義帶來(lái)極大的便利，而它獨(dú)特的組合功能為工程師進(jìn)行快速設(shè)計(jì)評(píng)估和研究帶來(lái)很大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。SYSPLY可對(duì)任何大量疊層的總體等效機(jī)械屬性進(jìn)行交互計(jì)算，利用應(yīng)力/疊層失效和動(dòng)態(tài)特性驗(yàn)證復(fù)合材料部件的設(shè)計(jì)，是設(shè)計(jì)、分析和優(yōu)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的專業(yè)軟件。

    SYSPLY具有獨(dú)特的鋪層編輯器、方便的材料特性顯示和計(jì)算功能、專業(yè)的后處理功能，使得復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和分析更為方便。SYSPLY的主要功能是進(jìn)行復(fù)合材料的靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)及一般非線性問(wèn)題的分析。

    PAM-CRASH充分考慮復(fù)合材料結(jié)構(gòu)特性的多樣性，包括常規(guī)復(fù)合材料（如增強(qiáng)塑料、玻璃聚酯、碳環(huán)氧）及夾芯復(fù)合材料（如蜂窩芯材夾層、泡沫芯材夾層復(fù)合材料等），它提供的綜合材料本構(gòu)關(guān)系和解決方案為各種三維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)沖擊碰撞分析帶來(lái)極大的便利。

    對(duì)樹(shù)脂基復(fù)合材料，PAM-CRASH采用經(jīng)典層合板理論分析復(fù)合材料的失效，主要分析復(fù)材結(jié)構(gòu)的失效、層間應(yīng)力、脫層現(xiàn)象等。PAM-CRASH可提供多種失效準(zhǔn)則，適用各種復(fù)合材料在不同載荷形勢(shì)下的失效，主要考慮不同的結(jié)構(gòu)形式及材料性能對(duì)飛機(jī)墜撞吸能的影響，還可以考慮夾芯復(fù)合材料膠粘強(qiáng)度，分析板和夾芯的脫層現(xiàn)象復(fù)合材料碰撞沖擊破壞力學(xué)仿真。

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