Модуль ANSYS Composite PrepPost

[Владимир Б. 2]

Уважаемые форумчане. Вторая моя тема - с первой разобрались благодаря Вашим обсуждениям.

Соответственно, вопрос номер два. Кто нибудь владеет данным модулем  ANSYS Composite PrepPost , имеет представление о нем и прочее?

Насколько я понимаю, специалистов по данному ПО очень мало, соответственно нет понимания, как этот модуль работает и что для него нужно.
Буду признателен за некую консультацию.

[piden 2 874]

А теперь задавай вопрос)

[Владимир Б. 2]

Что нужно (исходные данные) для работы в этом модуле?
Объясню ситуацию. Имеем смолы (разные типы), армирующие материалы (стеклоткань, арамидка, уголь и прочее). Их физические свойства (модуль упругости, пределы прочности и прочее) не известны. Комбинации смолы/армировка в общем большие - методом перебора не найти оптимальные варианты комбинаций. Задача - определение прочностных характеристик образца - пусть простой пластины, при различных комбинациях материалов/слоев аппаратным методом (без физических испытаний комбинаций). Как я понял - этот модуль для подобных структур/задач и создан.  Какие параметры исходных образцов мне нужно определить, что бы решить данную задачу.
Обращаю внимание, что эта задача направлена не на определение истинных свойств материалов, а для сравнения одного образца с другим.
На данный момент доступно организовать своими силами следующие испытания образцов - предел прочности и модуль упругости при изгибе и ударная прочность по Изоду/Шарли. Испытания на растяжение, с учетом свойств материалов - произвести своими силами не в состоянии, а на заказ делать - слишком дорого.

Поскольку композиты - анизотропные среды, то все усложняется...

 

Изменено 23 февраля 2017 пользователем Владимир Б.

[AlexKaz 1 821]

18 часов назад, Владимир Б. сказал:

методом перебора не найти оптимальные варианты комбинаций

Монте-Карло и градиентные дадут результат быстрее, только не знаю встроены ли последние в ансис. Но можно сгенерить случайные комбинации свойств и задать их таблицами, и рассчитать все варианты...

Вспомнил, методика испытаний простым перебором страдает избыточностью вариантов. В реальных испытаниях число вариантов значительно снижают своими методами.

Изменено 23 февраля 2017 пользователем AlexKaz

[Владимир Б. 2]

Мало что понял. На пальцах мысль свою можете донести? :)

[piden 2 874]

@Владимир Б. давайте по порядку)

Модуль ACP - для облегчения процедуры задания свойств материалов и ориентации элементов модели при работе с композитами. Ну, и для пост обработки результатов. Все, что делает ACP, можно сделать и без него, только сложнее и дольше) ACP работает в т.н. meso-scale - задаются свойства всего слоя (ply) или комбинации слоев (stack, lamina), задаются их направления, указывается порядок выкладки.

 

Насколько я понял, у вас задача - сгенерить "оптимальный" композит, полагая известными свойства армирующего материала и матрицы.

Это работа в т.н. micro-scale. Полагаю, это можно сделать вообще в любом fea коде, конечно, если хорошо понимать теорию композитов, уметь работать в cae и иметь достаточно времени) Или вообще определить результирующие свойства по правилу смести (rules of mixture).

Есть и специальный софт под это дело, например Multiscale Designer

Multiscale Designer is an efficient tool for the development and simulation of multiscale material models of continuous, woven, and/or chopped fiber composites, honeycomb cores, reinforced concrete, soil, bones, and various other heterogeneous materials. Multiscale Designer tackles the design complexities inherent in composites and other multiphase materials without the expected computational overhead while maintaining accuracy and flexibility. Applications include multiscale material modeling for design, ultimate failure, statistical-based material allowables, fatigue, fracture, impact, and crash simulations and provides plugins to commercial FEA solvers OptiStruct, RADIOSS, LS-DYNA, and Abaqus.

Только он скорее всего недоступен простому народу)

 

Предположу, что задача - подобрать композит для все того же каяка? Критерий "оптимальности" - минимизация отношения цена/прочность?

 

Настораживает это:

2 hours ago, Владимир Б. said:

Имеем смолы (разные типы), армирующие материалы (стеклоткань, арамидка, уголь и прочее). Их физические свойства (модуль упругости, пределы прочности и прочее) не известны

2 hours ago, Владимир Б. said:

задача направлена не на определение истинных свойств материалов, а для сравнения одного образца с другим.

Как можно будет сравнивать поведение одного образца с другим, когда даже не известны свойства составляющих?

[AlexKaz 1 821]

Перебор можно осуществить быстрее, для этого есть несколько методов.

Но это сработает если Вы определитесь с конкретным критерием разрушения или потери работоспособности композитного "бутерброда". Лично мне не ясно что это за критерей - определённое значение деформации, перемещений или ли напряжений, т.к. композиты не считал.

[Ветерок 2 107]

3 часа назад, Владимир Б. сказал:

что для него нужно

Нужен грамотный специалист с опытом работы. И всё.

Любые другие варианты нежизнеспособны.

[piden 2 874]

29 minutes ago, Владимир Б. said:

 

Мало что понял. На пальцах мысль свою можете донести? :)

 

@AlexKaz пытается донести мысль, что все возможные комбинации перебирать не нужно, можно воспользоваться теорией планирования эксперимента (Design Of Experiment, DOE) и значительно уменьшить количество тестируемых вариантов. Это уже когда знаем что, где, зачем и как тестируем)

Присоединяюсь к мнению Ветерка.

Быстрее и дешевле найти спеца, который работал с композитами.

 

В текущей постановке задача выглядит как серьезное исследование)

 

Изменено 23 февраля 2017 пользователем piden

[AlexKaz 1 821]

17 часов назад, piden сказал:

Как можно будет сравнивать поведение одного образца с другим, когда даже не известны свойства составляющих?

Мне кажется в механике сплошных сред в последние годы появилось новое направление - "обратные задачи", например обратной задачей является определение остаточных напряжений в пьезоэлектрике по амплитудно-частотной характеристике. Всё, что есть на этом форуме в разделе расчётов - задачи прямые. Если у ТС есть эталонный образец с известным поведением, под который требуется подобрать материалы - ну типа это обратная задача. Решая её перебором мы решим её прямым методом, лол.

[piden 2 874]

3 minutes ago, AlexKaz said:

Если у ТС есть эталонный образец с известным поведением, под который требуется подобрать материалы

ИМХО это твои догадки. Мои догадки: ТС хочет получить какие-то заданные свойства, используя набор доступных составляющих со свойствами неизвестными.

Типа решить "систему" из одного уравнения с дофига неизвестными..

Изменено 23 февраля 2017 пользователем piden

[Владимир Б. 2]

Гм... Наверно не с того конца начал. Начнем чуть заново.

На данный момент - задача чисто теоретическая. В существующих мастерских композитов, которые мне известны (три кустарного производства и 2 серийного), методика определения прочностных характеристик основаны на комбинации двух способов: метод "тыка" (делаем на том, что имеем, ориентируясь на стоимость материалов) с заменой слоев на глаз при наличии рекламаций и присутствие самих рекламаций. Привожу пример: делаем лопатку для весла. Изначально кидаем 4 слоя стеклоткани+смола. Пускаем в продажу. На прочность лопатки претензий нет (не ломаются), но есть претензии по весу. Если претензии многочисленны - убираем слой стекла и вместо него кидаем более прочный (понятие прочность вообще растяжимое) карбон-кевлар. Пускаем в производство. Вес поймали но кричат - лопатки стали хрупкими. Убираем еще слой стекла и добавляем слой карбона (то, что нет температуры и давления - никого не волнует). Бац, попали в вес и вроде на прочность никто не жалуется. Определяемся с ценой и готово, делаем до выпуска новой формы лопатки.
Т.е. в реальности никто не знает - правильно ли подобраны слои, количество слоев, их направление, смола и прочее.
Меня такой подход и не устраивал и не устраивает. Пытаюсь найти решение из трех критериев: прочность (еще бы определиться с этим понятием), вес, стоимость без учета формы изделия.
Согласен, что задача похожа на исследование. Согласен, что нужен специалист, которого на данный момент найти так и не смог. Есть идея пойти другим путем (ибо заинтересованны три человека в этой проблеме, я четвертый) - в Питере есть курсы изучение этого модуля. Но прежде чем начать его изучения и возник вопрос - а как он работает и сможем ли мы им воспользоваться. Т.е. какие входные данные и в какой форме он потребует. Если эти данные (параметры, физические свойства и прочее) мы сможем "снять" за разумные деньги, то имеет смысл тратиться на изучение ПО (выделять туда деньги). если же нам это не под силу в связи с высокой стоимостью испытаний, их количества и прочее - то игра не стоит свеч.

Поэтому и задал вопрос - как он работает и что нужно для его работы.

27 минут назад, AlexKaz сказал:

Если у ТС есть эталонный образец с известным поведением, под который требуется подобрать материалы - ну типа это обратная задача. Решая её перебором мы решим её прямым методом, лол.

Где то рядом с этим. :)

32 минуты назад, Ветерок сказал:

Нужен грамотный специалист с опытом работы. И всё.

Кто б сомневался. Еще б его найти...

[FSA-FSA 249]

3 часа назад, Владимир Б. сказал:

Что нужно (исходные данные) для работы в этом модуле?
Объясню ситуацию. Имеем смолы (разные типы), армирующие материалы (стеклоткань, арамидка, уголь и прочее).

 

3 часа назад, Владимир Б. сказал:

..Если претензии многочисленны - убираем слой стекла и вместо него кидаем более прочный (понятие прочность вообще растяжимое) карбон-кевлар ...

 

 

Арамид можете сразу выкинуть (если для лодки) - ввиду сильного водоплглощения и деградации мех. свойств по этой причине.

Изменено 23 февраля 2017 пользователем FSA-FSA

[Владимир Б. 2]

Упрощу задачу до предела. Имеем композитную пластину - смола и два слоя армировки. Сделали образцы и отдали в лабораторию. Провели физические испытания. Получили выходные данные - предел прочности на разрыв, изгиб, модуль упругости. Какие исходные данные нужны для того, что б подобное испытание провести в АСР и получить близкие выходные данные, по сравнению с физическими испытаниями.

Во как я загнул :))))))

1 минуту назад, FSA-FSA сказал:

Арамид можете сразу выкинуть (если для лодки) - ввиду сильного водоплглощения и деградации мех. свойств по этой причине.

Хотите я Вам бракованную карбон-кевларовую лопатку подарю? Вы опытным путем определите - правы ВЫ или нет, положив ее ну на месяц в таз с водой. :)

36 минут назад, piden сказал:

ИМХО это твои догадки. Мои догадки: ТС хочет получить какие-то заданные свойства, используя набор доступных составляющих со свойствами неизвестными.

Типа решить "систему" из одного уравнения с дофига неизвестными..

Можно и так сказать. Вот я и пытаюсь выяснить эти "неизвестные"

[FSA-FSA 249]

7 минут назад, Владимир Б. сказал:

Упрощу задачу до предела. Имеем композитную пластину - смола и два слоя армировки. Сделали образцы и отдали в лабораторию. Провели физические испытания. Получили выходные данные - предел прочности на разрыв, изгиб, модуль упругости. Какие исходные данные нужны для того, что б подобное испытание провести в АСР и получить близкие выходные данные, по сравнению с физическими испытаниями.

Во как я загнул :))))))

Варианты есть разные ... можете моделировать свойства материала на основе исходных свойств моно нити и связующего. Можете используя свойства монослоя (препрега). Ну ... неплохо определить работу требуемую для межслоевого расслоения

 

Но.. все будет сильно зависеть от технологии изготовления и стабильности. 

То ли у вас выкладка из препрега, то-ли "мокрый" способ. То ли вы просто  в печи будете запекать или же в атоклаве...

 

 

Проще наверное все же получить экспериментально свойства монослоя по вашей технологии. От них и плясать

Изменено 23 февраля 2017 пользователем FSA-FSA

[Владимир Б. 2]

Препрег даже не рассматривается. Один автоклав чего стоит + само моделирование+сам препрег как героин стоит...

Очень удивился, когда только пришел работать - на основании чего вы материалы подбираете? Ответ - так раньше делали, плюс на ощупь же понятно крепче или нет стала лопатка. Я в осадок выпал...

9 минут назад, FSA-FSA сказал:

 

Проще наверное все же получить экспериментально свойства монослоя по вашей технологии. От них и плясать

Во. А какие нужно получить то :)

[FSA-FSA 249]

7 минут назад, Владимир Б. сказал:

Препрег даже не рассматривается. Один автоклав чего стоит + само моделирование+сам препрег как героин стоит...

Очень удивился, когда только пришел работать - на основании чего вы материалы подбираете? Ответ - так раньше делали, плюс на ощупь же понятно крепче или нет стала лопатка. Я в осадок выпал...

Во. А какие нужно получить то :)

Ну как обычно... Предельные Сигма в двух направлениях 1 и 2. Для сжатия и растяжения. Предельные деформации - такой же набор.

Модуль упругости в двух плоскостях, Коэфф. Пуассона... 

 

Чего еще там? Короче - Вам тут в параллельной теме CATIA советовали? Вот открываете там свойства Комп. материала и забиваете свойства. Заодно там - же и оптимизацию произведете. Хотите встроенными средствами.. Хотите спец. плагином ... хоть DOE, Хоть Монте-Карло, хоть градиентные генетические алгоритмы - в разных мутациях ...

Изменено 23 февраля 2017 пользователем FSA-FSA

[Владимир Б. 2]

Так. Уже хорошо.
Пойдем дальше - монослой - это матрица+один слой материала? Правильно понимаю?

 

[FSA-FSA 249]

5 минут назад, Владимир Б. сказал:

Так. Уже хорошо.
Пойдем дальше - монослой - это матрица+один слой материала? Правильно понимаю?

 

Можете 10 слоев загнать... В одном направлении. Смолу легче отжать получиться до стабильных параметров. Достигните требуемого и устойчивого процента  наполнения стекловолокном. Потом на 10 просто поделите. Получите - монослой

Изменено 23 февраля 2017 пользователем FSA-FSA

[piden 2 874]

36 minutes ago, Владимир Б. said:

Поэтому и задал вопрос - как он работает и что нужно для его работы.

 

5 minutes ago, Владимир Б. said:

Пойдем дальше - монослой - это матрица+один слой материала? Правильно понимаю?

Дарю.

 

01_Composite_Introduction_17.0.pdf

03_ACP_Introduction_17.0.pdf