法国ESI集团拥有复合材料设计、工艺仿真、力学性能分析的系列仿真价值链解决方案,包括PAM-QUIKFORM、PAM-FORM、PAMRTM、PAM-AUTOCLAVE、SYSPLY和PAM-CRASH。其中,PAM-QUIKFORM是铺层设计工具,PAM-FORM和PAM-RTM及PAM-AUTOCLAVE是工艺仿真工具,而SYSPLY和PAMCRASH是力学性能分析工具。这些解决方案在复合材料领域有着广泛的应用。
复合材料铺层设计
PAM-QUIKFORM可以模拟增强体在铺设过程中的纤维变形,适用于纺织增强体、无纬布(UD)或无屈曲织物(NCF)。对于纺织增强体,PAM-QUIKFORM使用工业中标准的铺层算法。此外,QUIKFORM包含一个业内独有的UD增强体铺层算法,该算法可以模拟纤维的分布,而标准的铺层算法一般不适用于此类问题。
PAM-QUIKFORM的计算从被铺设零件的网格开始,可以获得纤维的走向和平面展开图。零件网格、接触点和纤维方向是PAM-QUIKFORM典型的输入数据,而输出数据则包括纤维走向、剪切角和复合材料零件平面展开图。PAM-QUIKFORM完全集成在PAM-RTM和SYSPLY中,能够为SYSPLY提供铺层方向等信息,为PAM-RTM提供孔隙率和渗透率等参数。
PAM-QUIKFORM仿真软件可以预测复合材料纤维增强体成型过程中的变形。基于几何映射算法,它可以在几秒种内得知所选择的材料在部件成型过程中会不会出现起皱等潜在问题。同时,仿真结果还可以给出板材铺层的平面展开图,可为排样和下料提供参考。QUIKFORM能够模拟铺设过程中无纬布纤维的变形,这在市场上同类产品中是独一无二的功能特性。其捕获算法机制能够得知无纬布铺设过程中出现的详细的变形机制,例如层间滑动、纤维蔓延等。
复合材料、塑料片材压力及热成型模拟
PAM-FORM作为非金属片材成型模拟专业软件,是一种由PAM-STAMP发展而来的显式有限元软件,能够模拟复合材料纤维在成型过程中的重新取向,可用于叠层复合材料、塑料片材、织物、地毯等的成型。
PAM-FORM可应用于吹气成型、隔膜成型、拉伸成型、带有刚性和柔性工具的挤压成型、热塑性和热固聚合物加工等过程。其典型应用包括毛毯及织物成型,汽车内部塑料和织物面板,汽车燃料箱、减震器、仪表板,塑料容器,食品包装,高级航天和汽车纤维增强部件等。
作为一个成型软件,PAM-FORM可用于定义并优化工艺条件,它解决了下列问题:能否用某种材料成型某个部件而不出现断裂、起皱或其他任何缺陷?为节省材料并尽可能减少废料,应 当采用何种初始形状?应采用何种合模方式?选择多大的冲击速度和压力?对层合成型,这种叠层顺序是否可行?如何选择成型温度和模具温度?
作为一个PAM产品,PAM-FORM是ESI公司提供的全数值解决方案中的一部分。例如:
(1)使用SYSPLY精确分析复合材料应力,需要在成型之后重新得到厚度和纤维方向信息,而这个信息是由PAM-FORM提供的。
(2)分析碰撞和冲击问题采用PAM-CRASH。
(3)RTM(树脂传递模塑)注射分析时,可以使用从干纤维成型最后的局部厚度和纤维方向得出渗透场,而这个结果由PAM-FORM提供。
(4)在热成型之前,利用塑料片材或层板来预热并熔化塑料,易导致整个薄片上温度分布不均匀。改善成型模拟结果的一个简单方法就是用SYSTUS进行一个预热模拟,利用计算的温度作为PAM-FORM计算的初始温度。
PAM-FORM的典型客户有空客公司、欧洲航空防务航天公司(EADS)、达索航空、美国惠尔浦公司等。