AniForm:与Moldex3D合作,提供更高级的RTM仿真分析

2021-07-23

如今,复合材料行业可以接触到各种各样的加工仿真软件,每一种都有其特点。当这些预测工具产生的结果结合在一起时,工程师们可以从中获益更多。经过过去几个月的合作,Moldex3D和AniForm 建立了他们的第一个接口,这使得用户能够进行更精确的浸渍分析。


“这是Moldex3D与AniForm合作的第一步,我们都期待着很快能够实现更进一步的融合。”Moldex3D的总经理Dannick Teng 表示。

这项期待已久的合作,通过结合AniForm软件的织物定位模拟功能与Moldex3D软件的RTM 模拟功能,允许用户实现更高级的RTM模拟,这对风力发电和航空领域尤为重要。现在,用户可以顺利地从AniForm Suite导入纤维再取向数据(以ASCII文件形式记录),利用Moldex3D强大的模拟工具进行RTM模拟。

“AniForm努力提供一个能使工程师们专注于预测分析的软件工具,而无需将大量的时间用在建模以及在各种仿真工具之间传输数据。Moldex3D是业内知名的合作伙伴,我们很高兴能与他们合作。我们对这项合作非常满意,这使得我们的工具之间有了一个无缝的接口。” AniForm 的总经理Sebastiaan Haanappel表示。

面对“在不同的仿真工具之间难以实现无缝的工作流程、成型过程中纤维在织物中的取向会发生明显的变化,以及织物剪切力和纤维的再取向会局部地影响织物渗透性能的大小和方向”等挑战性问题,通过将Moldex3D RTM仿真与AniForm成型仿真结合起来,使数据接口变得更加简单,改善了设计工程师的工作流程,并为RTM建模提供了更精确的输入数据,提高了RTM模拟结果的准确性。

案例研究


该案例研究的主要目的是,比较两个模型之间的不同结果,看看不同的输入数据如何对树脂浸渍模拟结果带来重大影响:一个模型直接指定一个假定的正交织物取向,另一个模型则将AniForm成形预测的结果作为织物取向。


在此案例研究中,AniForm团队生成了一个织物成型的模拟结果,将它作为数据输入到Moldex3D中用作织物取向。织物模拟结果作为ASCII文件从AniForm导出,顺利地输入到Moldex3D中进行RTM模拟(如图1所示)。

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图1 采用AniForm与Moldex3D进行RTM 模拟的过程


针对此案例研究,由5层织物按[(0/90)]5铺层组成的层压板被放入代表最终部件形状的模腔中,随后,加热模具并向型腔中浇注树脂。固化后取出部件。最终的部件被称作“成型的织物”。

考虑到在随后的Moldex3D浸渍模拟中成型所引起的织物变形,用AniForm进行了复合材料的成型模拟。图3显示了在成形过程中不同情况下预测的层压板变形,这些变形导致了面内剪切分布以及在最后一步完全模具的闭合时相关纤维的重新取向,如图4所示。

AniForm与Moldex3D合作,提供更高级的RTM仿真分析3.jpg图3 不同情况下的AniForm成型预测

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图4 AniForm预测的剪切角度分布


如上所述,在Moldex3D中创建了两个浸渍模型,图5显示了两个浸渍模型的结构。第一个模型假设织物仍然是正交的,即每个部分按0°和90°取向(浅蓝为0°,深蓝为90°)。然而在现实中,正交的纤维取向不应该存在,因为成型会导致面内织物变形,织物的每个部分不再是0°和90°的取向。因此,第二个模型考虑了AniForm 成型模拟的结果,并利用了成型诱导的纤维再取向。这种纤维再取向会影响渗透性,这是一种描述流体在织物中流动能力的方法,因此,可以预测对流动进程的影响,这对于第二个模型来说,将导致对现实情况更准确的描述。

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图5 织物取向


当利用Moldex3D 进行精确的RTM 模拟时,确实可以观察到,不同的纤维取向输入数据,会影响通过织物的流动进程。在图6所示的指定区域,可以观察到树脂流动的变形。在此,织物的再取向导致了局部渗透率分量在流动方向上较低。当考虑更大、更复杂的形状时, 这种影响可能导致润湿不完全,这就需要工艺设计师们重新配置树脂进口点。此外,对流动进程的影响还会导致填充时间略长。对填充时间作出准确的预测,可以使工程师们更好地预测生产周期时间。

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图6 流动前锋


总 结


为了在RTM仿真模型中考虑成型诱导的纤维再取向,在AniForm 与Moldex3D之间建立了一个接口,这使得实际的流域得到了更精确的呈现。所评估的模型,一个没有考虑到成型步骤引起的材料变化,另一个则考虑到了这一点,由此产生的渗透率分布的差异,导致了对流动前锋进程和填充时间的预测差异。对流动随时间的变化作出准确的评估,可以使工程师们更好地预测过程配置和生产周期的变化。通过将Moldex3D和AniForm的强大仿真工具结合在一起,模拟工程师们体验到了无缝、无故障的工作流程,在分析和解释结果时有更高的可信度。


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