Анализ укладки

Описание

Анализ состава укладки композитного пакета в выбранной точке включает в себя:

• толщину пакета

• число и список слоев с параметрами

• процентное соотношение слоев с каждым значением параметра ориентации в композитном пакете в точке анализа

• характеристику баланса и симметрии композитного пакета

• ориентацию волокон материала в точке с учетом драпируемости

• расчет жесткостных характеристик пакета в точке

• матрицу жесткости пакета

Порядок действий

1. Запустите команду Анализ укладки.

   

   Раздел Композиты ➝ Группа Анализ пакета ➝ Команда Анализ укладки

2. Выберите точку на модели для анализа — щелчок на любой точке поверхности.

3. В диалоговом окне команды отобразится информация, полученная в результате анализа:

   

   Диалоговое окно команды "Анализ укладки"

   • Толщина пакета (упрощенно) — сумма толщин всех слоев в точке

   • Толщина пакета с учетом деформации — сумма толщин материала в точке с учетом деформации при укладке

   • Число слоев пакета в точке — количество слоев материала в точке

   • Таблица слоев — информация о слоях в точке:

     • Имя — наименование слоя

     • Материал — материал слоя

     • Шаг — шаг слоя

     • Ориентация — ориентация волокон

       Раздел "Таблица слоев"

   • Процентное соотношение с учетом ориентации — количество слоев с определенной ориентацией в точке

     

     Раздел "Процентное соотношение с учетом ориентации"

   • Характеристики симметрии и баланса

     Информация в таблице отражает:

     • насколько сбалансированы направления волокон в пакете

     • соблюдается ли симметрия относительно срединной плоскости

     • есть ли особенности укладки, являющиеся потенциальной причиной дополнительных внутренних напряжений или деформаций при отверждении

       Раздел "Характеристики симметрии и баланса"
       Информация

       Данный анализ направлен на проверку сочетаний реальных ориентаций волокон в локальных зонах пакета: процентного содержания и последовательности ориентаций в толщине укладки.

       Эти характеристики напрямую влияют на механические свойства, поведение при формовании, остаточные деформации и ресурс изделия.

       Симметрия — характеристика, которая показывает степень зеркальности расположения слоев композитного пакета в точке относительно его срединной плоскости.

       Если последовательность укладки над и под срединной плоскостью повторяется зеркально, то пакет считается симметричным.

       Баланс — характеристика, которая отражает равномерность распределения слоев с противоположной ориентацией волокон в пакете.

       Баланс оценивается по направлениям укладки (например, ±45°, 0°/90°) и показывает, насколько равномерно распределены нагрузки в конструкции.

       Результаты анализа представлены в таблице, где обозначена ось симметрии. При нечетном количестве слоев, присутствующих в точке анализа, осью симметрии выступает один из слоев. При четном количестве слоев ось симметрии — строка таблицы, выделенная темно-серым цветом.

       

       Таблица анализа симметрии и баланса

       По обе стороны от оси симметрии указаны слои и их параметры: имя, материал, шаг, ориентация. А также поля с информацией о симметрии и балансе.

       • значение «Да» в поле «Симметрия» означает, что значения полей «Материал» и «Ориентация» двух противоположных слоев совпадают

       • значение «Нет» означает несовпадение указанных значений

       • значение «Да» в поле «Баланс» означает, что количество слоев с противоположной ориентацией распределено равномерно

       • значение «Нет» в поле «Баланс» означает, что количество слоев с противоположной ориентацией распределено неравномерно

       В отдельных полях «Симметрия» и «Баланс» представлен показатель симметрии и баланса по всем слоям в процентном выражении. Значение в поле означает долю симметричных/сбалансированных слоев от общего количества слоев в точке.

       Примечание

       Центральный слой всегда считается симметричным.

       Слои $0^0$ и $90^0$ всегда считаются сбалансированными.

     

     Показатели симметрии и баланса по всем слоям

   • Ориентация в точке с учетом драпируемости

     Инструмент, который позволяет оценить характеристики ориентации волокон в конкретной точке композитной детали с учетом деформаций, возникающих при драпировке (отклонения от идеального направления).

     Результаты представлены в таблице:

     • Имя — наименование слоя

     • Факт. Основа — фактическая ориентация основных волокон

     • Факт. Уток — фактическая ориентация поперечных волокон

     • Отн. Основа — относительная ориентация основных волокон (*)

     • Отн. Уток — относительная ориентация поперечных волокон (*)

     • Толщина — толщина слоя в точке

       (*) Вычисления выполняются относительно референсного слоя. Референсный слой — первый слой.

       Доступен выбор единиц измерения толщины.

       

       Ориентация в точке с учетом драпируемости

   • Жесткостные характеристики

     Инструмент, который позволяет оценить механические свойства композитного пакета в выбранной точке поверхности детали. Расчет выполняется на основе параметров всех слоев, присутствующих в данной точке: материала, толщины и ориентации волокон.

     Система вычисляет:

     • $E_x$ — модуль упругости пакета в направлении оси X

     • $E_y$ — модуль упругости пакета в направлении оси Y

     • $P_{xy}$ — коэффициент Пуассона, характеризующий поперечную деформацию по оси Y при растяжении вдоль оси X

     • $P_{yx}$ — коэффициент Пуассона, характеризующий поперечную деформацию по оси X при растяжении вдоль оси Y

     • $G_{xy}$ — модуль сдвига пакета в плоскости слоя

       Данные параметры характеризуют поведение многослойной композитной конструкции при растяжении, сжатии и сдвиге.

       

       Жесткостные характеристики пакета

   • Общая матрица жесткости

     Общая матрица жесткости композитного пакета. Расчет выполняется по классической теории слоистых материалов.

     Матрица [ABD] позволяет определить то, как композитная конструкция будет деформироваться под действием нагрузок и используется для оценки механических характеристик пакета.

     Матрица имеет блочную структуру.

     

     Матрица включает три группы компонентов:

     • матрица растяжения-сжатия — характеризует жесткость пакета при нагрузках в плоскости слоя

     • матрица связи — описывает связь между растяжением и изгибом конструкции

     • матрица изгиба — характеризует жесткость пакета при изгибе

       В интерфейсе матрица отображается в виде четырех блоков, так как матрица [B] присутствует дважды. Это связано со структурой общей матрицы жесткости, где блоки связи располагаются симметрично относительно главной диагонали.

       Таким образом:

       • верхний правый блок — связь растяжение → изгиб

       • нижний левый блок — связь изгиб → растяжение

       Оба блока содержат одинаковые значения, поэтому фактически существуют три независимые группы коэффициентов: A, B и D.

       Информация

       Результат расчета жесткостных характеристик зависит от значения поля Тип укладки, заданного для пакета.

       При смене типа укладки изменяются только знаки компонентов матрицы связи B. Остальные характеристики остаются без изменений.

       

       Общая матрица жесткости
       Предупреждение

       Для расчета матрицы жесткости и жесткостных характеристик пакет должен содержать не менее двух слоев. Для одного слоя расчет не выполняется.

   Совет

   Для удобства просмотра поля в диалоговом окне команды можно скрыть или развернуть с помощью стрелок слева перед названием характеристики (1).

   

   Стрелки для удобства просмотра

4. Завершите выполнение команды нажатием кнопки в правом верхнем углу диалогового окна.

5. В результате выполнения команды будет создан объект Анализ укладки в навигаторе модели, в котором сохранена точка и параметры анализа в точке.

   

   Объект "Анализ укладки" в навигаторе модели

6. Объект Анализ укладки доступен для редактирования: откройте объект (двойной щелчок или

   ПКМ ➝ Редактировать), щелкните на поле Точка в диалоговом окне команды и выберите необходимую точку на модели. Результат анализа будет пересчитан для выбранной точки.