玻璃纤维专业情报信息网

用户

建模仿真:“集成计算材料工程”未来复合材料的突破

发布时间：2015-03-12 浏览次数：

Dale Brosius成立了自己的咨询公司，服务于全球复合材料行业的客户。服务内容包括战略规划、市场分析，协助并购活动和技术支持。他曾供职于美国陶氏化学有限公司、氰特公司和澳大利亚Quickstep公司等。在最近发表的谈话中，他谈到了建模仿真在未来复合材料发展中的作用。谈话内容如下：

　在2013年7月发行的高性能复合材料(HPC)中，他认为，载人战斗机F -35将是最后一个。这是基于一个不可否认的事实:计算能力将继续大幅增长，使人工智能超过人类飞行员的战斗能力。他还提到，由于无人机能比有人机更具性能优势，因而这将为复合材料提供新的机遇。在2014年10月期的HPC的姊妹杂志——复合材料技术(CT)上，他表示，与消费电子和信息技术产业相比，复合材料的创新速度还是太缓慢了。与30年前相比，一个智能手机的计算能力超过了一屋子的处理硬件，然而我们仍然难以克服复合材料应用于基础设施、汽车和飞机的内在障碍。

　他把他的职业生涯付诸于“做实事”，他认为计算机建模与仿真是一群在屏幕上的漂亮图片。在虚拟世界中不能开车去餐馆或者乘一架虚拟的飞机飞到夏威夷，我推断。真正的制造——制备成吨的环氧树脂，铺层，固化预浸料，在一个封闭模内进行纺织预成形体的熔渗——就是使复合材料塑造成我们的桥梁，我们的汽车和飞机。不过，就大多数我的经验关于计算机建模/仿真是CAD或有限元分析专家的事，他们提出零部件的适于制造的角度或尺寸，或提出初始层压方案，然后评价压力的结果，以确定需要添加或者带走更多材料的部位。是的，所有非常基本的东西。

　然而，在过去的几年里，他一直对高压RTM的型腔充填分析和采用计算流体动力学的液体传热介质进行的热模拟，在实际验证中提高精度的研究印象深刻。因此，他相信，在大的方面，计算能力有可能真正改变复合材料行业。

　去年12月，他参加了“复合材料世界”在美国圣地亚哥举办的2014碳纤维会议，我顺路拜访了BIOVIA——软件巨头达索系统（位于法国Velizy-Villacoublay）的子公司，以其CAD程序CATIA著称。有人给我展示了一个产品称为材料工作室，它模拟物质的分子和原子的水平，并模拟这些材料如何与其他材料的相互作用。制药行业已经使用的这样的工具来开发新药物，一些先进复合材料供应商正在研究如何利用它们来设计新的树脂和改善纤维/基体附着力。

　理论上，分子水平上的属性可以扩展到全尺寸的零件，能够准确预测飞机机翼的性能或车辆桥梁而无需构建和测试大量的试样和子元件。集成计算材料工程（ICME）一词已经创造了定义这个概念。虽然我相信我们距离能够跨越整个路程仍需几年，但今天有很多的计算工具——正确集成——提供基本材料数据的能力，再组装起来，帮助我们完成设计和制造。

　那么，怎样才能使这一切成为现实？首先，需要与各种仿真/设计软件公司合作。竞争对手需要协作，确保数字设计可以被纳入模型，预测事故的行为，然后转化为仿真工具预测生产参数，如压力、时间和温度。反过来，这将确保一个好的零件没有过多的孔隙或其他缺陷。这将涉及公共信息交换协议。使这些迥然不同的工具在一个平台上，如普渡大学发展复合材料设计和制造中心(cdmHUB)是让所有软件提供者一起工作的一个主要的步骤。

　更重要的是让所有美国制造业“老前辈”购买并开始使用这些软件工具，尤其是更复杂的，以减少在产品开发过程中的经验学习。

来源：玻纤情报网

关键词：

上一篇 : 苏57将应用新型智能复合材料自带探伤功能成世界首例

下一篇 : 昙卡复材启动热固性预浸系统欧洲研发中心