Совместноепроектированиеи...

ГЕТНЕТ Консалтинг www.hetnet.ru

Совместное проектирование ирасчёт композитных конструкций

в программных комплексахCATIA V5 и SIMULIA Abaqus

Вячеслав КотельниковДиректор PLM-департаментаOOO “ГЕТНЕТ Консалтинг”VKotelnikov@hetnet.ru

+7 495 995 2500, +7 916 513 2345

Сергей Рыжовк.ф.-м.н. Начальник отдела проектированияи инженерного анализа ООО “ТЕСИС”sr@tesis.com.ru

Основные бизнес – функции предприятия поуправлению жизненным циклом изделия (проекта)

Управление требованиямиУправление конфигурацией (изделия и проекта)Управление стоимостью жизненного циклаУправление качествомУправление проектированиемУправление Базой ЗнанийУправление подготовкой производстваУправление производствомУправление поставкамиУправление ресурсамиУправление продажами (поддержка продаж)

Реализация основных бизнес – функций управленияжизненным циклом - организация единого

информационного пространства• Создание проектно – производственной структуры• Единая информационная база• Единые правила

Формирование Системы СбалансированныхПоказателей (Balanced Scorecard)

Проекцияфинансов

Проекциямаркетинга

Проекциявнутренних БП

Проекцияобучения и роста

Рентабельностьпродукции

Уровень удовлет.клиента

Кол-во коллизий напервом изделии

Внедрение новыхтехнологий

Рентабельностьсобств. капитала

Степень удержанияклиента

Кол-во брак.деталей

Обучениесотрудников

Величина чистойприбыли

Прибыльностьклиента

Время обработкиинформации

Развитие информ.технологий

ОСНОВА РЕШЕНИЙ –ПРОГРАММНЫЕ ПРОДУКТЫ

Цифровоемоделированиеобъектов и ихсвойств

3Dмоделирование

Цифровоепроизводство

Анализповедения

Виртуальныйпродукт

Совместнаяработа надпроектом

Моделированиеи изготовление

Контролькачества

Полноценноеописаниепродукта

PLMВзаимодействие

Жизненныйопыт

+ Специальные отраслевые решения

ПЛАН РАСПОЛОЖЕНИЯ ШАЛЕ

НАИМЕНОВАНИЕ

НПОРИТМ

КОМПОЗИТЫ

СВОЙСТВА

q Высокая удельная прочность вдоль направленияволокон (анизотропность);

q Хорошее самозатухание;q Коррозиеустойчивость/ химическая стойкость;q Диэлектрические свойства;q Коэффициент теплового расширения приближается к 0;q Энергопоглощающие свойства при катастрофах;q Проницаем для лучей (радиопрозрачность);q Хорошая износостойкость;q Немагнитность;q Био-совместимость.

ПРИМЕНЕНИЕ В АВИАЦИИ

Процент использования композиционных материалов, применяемых вавиастроении, за последние годы увеличился с 5 - 10% до 50% ипродолжает увеличиваться дальше.

В AIRBUS

§ Спойлер§ Рульнаправления

§ Руль высоты

А310-200 (1982)

§ Руль высоты§ Стабилизатор

А310-300 (1985)

§ Руль высоты§ Стабилизатор§ Грузовая ипассажирскаядверь

§ Обшивка отсекакрыла

§ Панели крыла§ Щитки§ Пилон закрылка§ Обтекательмотогондолы

§ Панели двери§ Закрылки§ Горизонтальноеоперение

А320-200 (1987)

§ Спойлер§Руль направления§ Руль высоты§ Стабилизатор§Грузовая ипассажирскаядверь§Обшивка отсекакрыла§ Панели крыла§ Щитки§ Пилон закрылка§Обтекательмотогондолы§ Панели двери§ Закрылки§Горизонтальноеоперение§Задняяперегородкадавления§ Килевая балка

А340-500/-600 (2001)

Основные элементы, выполненные из Композитов:

§ Крылья§ Панели наружной обшивки§ Кессон и центроплан§ Шпангоуты, стрингеры§ Хвостовая секция§ Носовой обтекатель

Процентное соотношениеприменяемых материалов

на A350-900 XWB:

Элементымех. крыла

Низобтекателя

Элементыдвери

Вертикальноеоперение

Хвостовойотсек

Горизонтальное оперение

Задняясекция

Задняяперегородка

Передняякромка крыла

Нервюры крылаЦентроплан

ВЫСОКОЕ КАЧЕСТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

1533 39

119129

139 143 147 151 157 164

V5R4V5R

Покрывает 100 % потребностей

Механическоепроектирование

Электр.системыОснасткаМеталло-

конструкцииГидравли-ческие

системыОбработкаДетали

из листа

КомпозитыАнализ

КАЧЕСТВО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

q Принципиально другой подход к проектированию конструкций изКомпозитов в отличии от традиционных материалов;

q Сложность в расчетах на усталостную прочность;q Дорогостоящие исследования (НИОКР), предшествующие

проектированию инновационных Композитных конструкций;q Ограниченный срок хранения полуфабрикатов из КМ;q Сложность в создании Композитных конструкций с минимальным

содержанием пор (пустот), наличие которых обуславливаетснижение механических свойств конструкции.

q Широкое применение КМ сдерживается по прежнему высокими ценамина сырье и относительно медленными и дорогими способами полученияКомпозитных материалов;

q Существенным препятствием для роста производства КМ являетсяповсеместное использование до сих пор традиционных материалов. Восновном это связано с инерцией мышления и не доверия к новымматериалам;

q Тормозит так же отсутствие на сегодняшний день всеобъемлющегосправочника конструктора по Композитным материалам, которыйвключал бы все необходимые для проектирования данные о свойствахКМ.

ИНСТРУМЕНТАРИЙОхватывая весь спектр процессов, от разработки концепции до детальногопроектирования, инжиниринга и подготовки производства, приложениеCATIA Composites Design является ядром решений DS для Композитов. Егоуникальные возможности позволяют конструктору работать в специальнойсреде «контекстного» проектирования, на более ранних стадиях разработки,интегрируя требования к конструкции, сборке и производству, предупреждаятем самым возникновение проблем. Помимо инфраструктуры,обеспечивающей сбор и хранение точной информации в средепроектирования, CATIA Composites Design предлагает специальные функциисоздания и изменения для каждого контекста, а также возможности дляимитационного моделирования, позволяющие без труда моделироватьситуации поведения Композитов, которые могут возникнуть в ходеКомпозитного производства.

Метод Зон (Zones)

Метод работы со слоями (Manual plies)

Грид (Grid) технология

МЕТОДЫ ЗОН И РАБОТЫ СО СЛОЯМИ

Эти методы (Zones и Manual plies) –классический подход к проектированиюпростых и средних по сложности геометрии Композитных форм, охватывающийвесь цикл разработки, начиная от концептуального разбиения композитнойдетали на зоны до прочностного анализа и производственных задач: подготовкараскроя слоев, расчет траекторий движения укладочной головкилентоукладочных машин и генерации машинного кода под конкретный типстанка.

ГРИД (GRID) – ТЕХНОЛОГИЯ

Грид (Grid) технология – подразумевает проектирование интегрированных систем вконтексте сборки сложных конструкций: подкрепленной обшивки крыла самолета ссиловым набором (стрингеры, лонжероны, нервюры), подкрепленной панели фюзеляжаили корпуса судна (стрингеры, шпангоуты) и др. аналогичных конструкций.

Панель фюзеляжа с силовым набором Подкрепленное крыло самолета

ПРОЦЕССЫ

Входные данные Предварительное проектирование Детальное проектирование

Прочностной анализ

Технический анализконструкции

Предпроизводственноепроектирование

Технологический анализЭкспорт данных для производства

Совместная средапроектирования

Накопленная базаинженерных знаний

ЕДИНАЯ СРЕДА ДЛЯ СТАДИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

2D/3D Геометрия Геометрия CATIA

CPD Шаблоны Слои

Библиотека слоев

Подготовка модели к CAECAE

Проектирование в одной рабочей среде CATIA V5 без трансляции данных при переходеиз конструкторской геометрии в композитное проектирование и обратно.Проектирование композитных конструкций является итерационным процессомвзаимодействия между конструктором, прочнистом и технологом.

ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ

Процесс проектирования композитной конструкции состоитиз нескольких этапов:•Создание исходной геометрии

•Анализ геометрии как однородного тела и создание Zones (Зон)

•Создание на основе Zones выкладки слоёв композитного материала

•Анализ полученной композитной конструкции

•Внесение изменений после анализа и подготовка к производству

КОНСТРУКТОР + ПРОЧНИСТ + ТЕХНОЛОГ

Геометрия

Grid Технология

Модель Слоев Производство

CATIA V5GSD+CPD(CPM)

CATIA V5(SIMULAYT)

КОНСТРУКТОР

ПРОЧНИСТ

(SIMULAYT)

CATIA V5GSD+CPD(CPE+CPM)

Solid Технология

Abaqus/CAE

ТЕХНОЛОГ

РАСКРОЙ(MAGESTIC SYSTEMS) Laser Projection

System(MAGESTIC SYSTEMS)RTM

(ESI GROUP)

ПРИМЕРq Модель, полученная из ТЗ и доработанная конструктором –

созданы вспомогательные элементы: поверхности, плоскости,3-D линии, необходимые для задания Zones при работе вкомпозитном модуле CPD CATIA V5.

ПРИМЕР

q Первый этап проектирования в CPD – задание композитныхатрибутов:

1. материал, с заданными свойствами2. направления волокон

ПРИМЕРq Второй этап – предварительный дизайн композитной конструкции:1. создание Zones Group2. присвоение каждой зоне своих (уникальных), при необходимости,

композитных атрибутов – контур, материал, axis, направление выкладки

ПРИМЕР

3. создание слоев - Plies Group4. присвоение атрибутов для каждого слоя

ПРИМЕР

5. создание Stack-Up File6. экспорт в Excel, модификация и обратный импорт в файл CPD

ПРИМЕР

q Анализ выкладки слоев:– Ply Exploder (визуализация укладки по слоям)

ПРИМЕР

– Ply Section (сечения слоев в указанной плоскости)

ПРИМЕР

q Создание твердого тела из слоев – Solid from plies

ПРИМЕР

q Создание поверхности для FEM – Surface for FEM

ДистрибьюторCatia v5 в России

– HetnetConsulting

Эксклюзивныйдистрибьютор

Abaqus в России истранах СНГ –

ТЕСИС

SIMULIA: новый бренд Dassault Systemes

Реальноемоделирование

V5 SimulationProducts and

CAA V5Partners

Реальный мир - нелинейный

Открытая научная платформа

Универсальная среда моделирования:

- Высокотехнологичный и многофункциональный продукт

- Делает моделирование частью производственного циклаизделия

Понимание сложной физикиДолжно решать любые задачи

Результаты должны бытьпростыми для понимания

Инженер Аналитик

Менеджер / Проектировщик / Партнеры /…

Участвует в моделировании продукта

Обеспечивает методологию & Процесс

SIMULIA - моделирование для всех

• Общая среда, как для Менеджера, так и для Инженера и Аналитика– Нахождение Решения быстрее, уменьшать Стоимость– Увеличивать Качество продукта и Инновации

Единая средаV5 для Проектирования, ЧисленногоЭксперимента, Производства и Автоматизации

DESIGN EXPERIENCE

PRODUCE & AUTOMATE

LIFE CYCLE MANAGEMENT

3DCOLLABORATION

Процесс конструирования и анализакомпозитов с использованием

технологии CATIA и SIMULIA Abaqus

1. Первоначальная сборка композитной модели в CATIA CPD2. Информация о композитной модели передается в Abaqus3. Инженер в Abaqus производит оценку модели на нагружение

– Добавляет новые слои для увеличения прочности4. Передает новую модель обратно проектировщику (CATIA CPD)

Геометрия Зональная модель Послойная модель Производство

Обзор технологии CATIA иSIMULIA Abaqus

Программная связка Simulayt состоит из двух модулей:• Composite Link for Catia v5Модуль экспорта-импорта Catia для передачи характеристик конструкции изкомпозитного материала в Abaqus и обратно. Позволяет экспортировать иимпортировать данные из layup файлов, синхронизировать внесенныеизменения с существующей конструкцией материала.

• Composite Modeler for AbaqusМодуль Abaqus, позволяющий быстро и удобно создавать сложную модельконструкции из композитного материала непосредственно в Abaqus, а так жеотвечает за импорт и экспорт характеристик конструкции из layup файлов.

Обзор технологии CATIA иSIMULIA Abaqus

Возможности Composites Link for the CATIA V5:• Импорт зональных модели созданных в CAE пакетах• Экспорт выкладки слоёв в Layup файл для передачи в CAE пакет длядальнейшего детального расчёта на прочность

• Импорт модифицированных слоёв после анализа и возможность выборавносимых изменений в существующую модель.

Особенности:• Возможность быстрой, аккуратной и полной передачи характеристиккомпозитных материалов между конструктором и инженером-прочнистом

• Нивелирует необходимость создавать модель композита в CAE пакете вручную• Сохраняет время, улучает качество и предотвращает ошибки при передаче

Особенности технологии

Процесс проектирования композитной конструкции состоитиз нескольких этапов:• Создание исходной геометрии

• Анализ геометрии как однородного тела и создание Зональной модели

• Создание на основе Зональной модели выкладки слоёв

композитного материала

• Анализ полученной композитной конструкции

• Внесение изменений после анализа и подготовка к производству

Решения SIMULIA Abaqus в областикомпозитов

– Сложные композитные конструкции• линейный и нелинейный анализ• статика/динамика/разрушение• отдельные компоненты изделия• изделие в сборе

– Анализ композитных конструкций• напряжения и деформации• расчет форм и частот• первичное разрушения слоев композита• закритическое поведение композитных конструкций

– Анализ особых случаев• низкоскоростной удар (падение изделия или удары от града )• среднескоростной (мусор на взлетно-посадочной полосе)• высокоскоростной (соударение с птицей, попадание снаряда)

Потеря несущей способности и разрушение(Fracture and Failure)

• Abaqus fracture/failure capabilities– CAE support– Cohesive elements– Технология Boeing Virtual Crack

Closure Technique (VCCT).В настоящей версии это решениеинтегрировано в модульAbaqus/Standard

Fracture Customer Review Team

Перечень основных возможностей SIMULIA Abaqusв области моделирования композитных конструкций

q Простое моделирование и построение сеткиq Линейный статический анализ для оценки напряжений в слояхq Разрушение и развитие трещин в композитахq Расслоение под действием тепловых нагрузокq Использование различных теорий разрушения:

q Tsai-Wu, Tsai-Hill, Max Strain, Max Stressq VCCT анализ (раскрытие и закрытие трещин)q Предсказание межслоевых сдвиговq Моделирование процессов производстваq Вычисления плоских раскроевq Высокоскоростное/баллистическое соударениеq Расчет звукоизоляцииq Потеря устойчивости и закритическое поведениеq Возможности Macro моделированияq Возможности Micro моделированияq Стойкость при соударенияхq Визуализация напряжений/деформаций по толщинеq BVID (Barely Visible Impact Damage)q Визуализация распределения слоевq Связь с EXCEL для определения слоевq Собственные модели разрушенияq Интеграция с CAD системами

Composites Lay-upинформация может

передаваться между CATIACPD и Abaqus/CAE

CompositesLink

for CATIA V5Design

Analysis

Geometry Zone Model Ply Model Manufacture

CompositesModeler forAbaqus/CAE

CATIA V5 CPD

Три объединенных через V5 среды дляПроектирования, Численного Эксперимента,

Производства и Автоматизации

DESIGN EXPERIENCE

PRODUCE & AUTOMATE

LIFE CYCLE MANAGEMENT

3DCOLLABORATION

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Возможности моделирования композитных конструкций со сложной геометрией.

ДистрибьюторCatia v5 в России

– HetnetConsulting

Эксклюзивныйдистрибьютор

Abaqus в России истранах СНГ –

ТЕСИС

ГЕТНЕТ КОНСАЛТИНГ. ЭТАПЫ РАЗВИТИЯ

1990 1995 2000 2006 - развитие

Создание компании ГЕТНЕТ. Партнерство попроектам с IBM. Начало разработокприкладного ПО (нефтедобыча, бухгалтерия).Миграция приложений. Сервис.

Начало поставок оборудования IBM.Авторизация по всему спектру оборудования.Получение статуса ведущего поставщикарешений IBM

Создание компетенции по решениям PLM/PDMDassault System. Заключение партнерскогосоглашения с IBM GS

Получение и подтверждение статуса Premier PartnerIBM. Создание Total Solution Center IBM. Созданиедемо-центра решений IBM. Заключение партнерскихсоглашений с HP, SUN, Cisco.

Создание практики операционного итехнологического консалтинга. Развитие экспертизыв области ERP/BI/MES/EAM

Предоставление услуг глобальногоаутсорсинга информационых технологий ибизнес-процессов

ФСК Тюменьэнерго

Руспромавто Силовые машины

ГСС Сухого Газпромбанк

Центральный банк РФ Вымпелком

Смоленскэнерго

IBM HP

Dassault System Microsoft

SUN Cisco

Oracle Software AG

ПАРТНЕРЫ КЛЮЧЕВЫЕ ЗАКАЗЧИКИ

КомпанияГЕТНЕТконсалтинг - №1в поставке, инсталляциии сервисе решений IBM(оборудование, ПО)

Увеличениеоборота

компании.

Качественныйрост

ПРИНЦИПЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

Dassault SystemMicrosoft

SUNCisco

OracleSoftware AG

GelioSoft

Digital Empire

Optima

Телеинком

Окружениепартнеров

КомпанияГЕТНЕТ

Отношения ЗАКАЗЧИКОтношения

ВЕНДОРЫ

ПАРТНЕРЫ

Операционный

ИТ-консалтинг

Технологический

PLM/PDM

ЦОД

Системыхранения

Управление ИТ-ресурсами

Консалтинг

Корпоративныесистемыуправления

Системнаяинтеграция

Сервис

Сопровождение

Реформирование

Реструктуризация

Формализация

Реинжиниринг

Развитие

Обучение

Модернизация

Поддержка

Разработкаполитики ИБ

Техническаяреализация

Организационнаяструктура

Процессы

Персонал

Технологии

Информационнаябезопасность

ЭКС

ПЕРТИ

ЗАУС

ЛУГИ

ПОСТА

ВКИ

СЕРВ

ТРЕБОВАНИЯ

ЗАПРО

ТЕХНОЛОГИ

ИЛУЧ

ШИЕПРАКТИ

КИ КРИТЕРИ

ИВЫБОРА

СТА

НДАРТЫ

КАЧЕС

ТВА

СТА

НДАРТЫ

КАЧЕС

ТВА

ГЕТНЕТ Консалтинг

НАПРАВЛЕНИЯ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

+ Конфигурирование, Поставка, Сопровождение продукцииPLM ( Dassault Systemes)

+ Консультирование по использованию программногообеспечения

+ Обучение специалистов по программам DassaultSystemes и специально разработанным

+ Проведение консалтинга по организации внедрениятехнологии управления базами знаний предприятия

+ Выполнение работ по комплексному внедрениюPLM-систем, включая CAD/CAM/CAE/PDM, САПР ТП иERP-систем.

+ Выполнение работ по промышленному дизайну

+ Разработка приложений

ГЕТНЕТ Консалтинг www.hetnet.ru51

ИМПОРТ (СОЗДАНИЕ) ОПОРНОЙГЕОМЕТРИИ В ABAQUS

СОЗДАНИЕ КОНЕЧНО-ЭЛЕМЕНТНОЙ СЕТКИ

q В Abaqus задаются свойства материалаq В модуле Composite Modeler создается Layup (выкладка)q В свойствах выкладки импортируется свойства материалаq Задается зона для будущего типового слоя

q Выделяется зона на геометрии для будущего слояq Возможно выделять зону как по граням и поверхностям

геометрии, так и по конечно-элементной сетке

q Осуществляется создание типового слоя для которого указывается:1. Зона укладки2. Координатная система3. Направление4. Точка начал выкладки

q После создания типового набора слоёв осуществляется наборвыкладки и определение порядка расположение слоёв вкомпозите

q На этом завершаются минимально необходимые действия длясоздания модели композитной конструкции

q Далее происходит экспорт заданных характеристик в AbaqusSections

q Создаются Секции материала, учитывающие укладку слоёв насложной геометрии.

q После создания слоёв с помощью инструмента Query – Ply StackPlot можно визуализировать и осуществить проверку созданныхслоёв

q В появившемся окне можно по зонам рассмотреть укладку,толщины и порядок созданных слоёв.

ИМПОРТ СВОЙСТВ КМ ИЗCATIA V5

q В Abaqus загружается ранее созданная геометрия с сеткой илиq Импортируется опорная геометрия из Catia и создается сеткаq В модуле Composite Modeler выбирается функция Map Layupq После этого происходит наложение характеристик из Catia на

созданную сетку

q Так выглядит tessellation сетка с помощью которойосуществляется импорт свойств из CATIA.

q Tessellation сетку возможно импортировать в Abaqus ноневозможно на ее основе проводить анализ

q После импорта свойств из Catia возможно просмотреть свойстваукладки композитного материала

q Так же возможно осуществить проверку импорта свойств спомощью инструмента Ply Stack Plot

АНАЛИЗ КОМПОЗИТАВ ABAQUS

q Для послойного расчёта композитного материала необходимообозначить слои КМ в Output Request.

q Обозначение производится с помощью функции в CompositeModeller

q Далее конструкции для конструкции задаются нагрузки играничные условия

q При обработке результатов возможен вывод:1. Осредненных значений2. Значений для каждого слоя

q Пример вывода НДС для одного слоя композита

q Возможен вывод зон слоёв, соответствующих определенномукритерию, в виде «лоскутного одеяла»

МОДИФИКАЦИЯ МОДЕЛИВ ABAQUS

И ЭКСПОРТ В CATIA

q Возможно осуществить редактирование свойств слоёв:направления укладки, толщины, и порядок выкладки

q Возможно создание новых усиливающих слоёв

q После модификации Layup возможно быстро модифицироватьмодель Abaqus и произвести анализ внесенных изменений

q В Catia импорт осуществляется с помощью модуля CompositeLink, который позволяет выбрать, какие из внесенныхизменений перенести в модель Catia

q Модель Catia c добавленным новым слоем.q Конструктору остается выровнять его грани и подготовить

свойства для производства

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Дистрибьютор CATIA V5 в России – HETNET Consulting

Эксклюзивный дистрибьюторAbaqus в России и странах СНГ – ТЕСИС

Совместноепроектированиеи...

Documents

catia v5.pdf

lathetutorial - catia v5

catia v5 basico

catia v5 r19

cours catia v5

z:\catia v5

catia v5 exercicios

libro catia v5

catia v5 - knjiga ii

carte catia v5

catia v5 training - adaptive corp · pdf fileas an...

Školení catia/delmia červenec září 2015 - t-plm.cz ·...

esercitazione catia v5

catia v5 kinematics

curso catia v5

catia v5 api

catia v5 taller

cours catia v5 fao

catia v5 intro -...

catia v5 r18