1   行業背景

得益于固有的優異力學性能和低密度，在過去幾十年中，復合材料在航天領域的應用比例大幅增加。對于傳統2D復合材料，由于厚度方向性能較弱，人們主要關注分層導致的性能下降。基于厚度方向增加的交織紗線，3D織物可實現3方向的增強，在分層為主要失效模式的沖擊載荷下，獲得更好的損傷容限性能。

圖1: 三維機織件的預測虛擬試驗

 2   挑戰 

• 隨著3方向增強相的加入，可能的交織組合變得非常多，如果沒有Digimat這樣的仿真工具支持，確定滿足熱-力技術指標的3D編織方案，耗時可能會變得令人望而卻步。

• 一旦編織體的力學性能得到充分表征，就需要評估真實服役條件下完整組件的性能。

• 弄清3D編織體的特性，并嘗試在組件級別再現測試條件。

圖2: 3D編織零件仿真

 3   解決方案

“3D編織技術是一項新技術，在航天領域潛力巨大，”Sonaca的Nicolas Van Hille說，“要想使用它，Digimat這樣的工具必不可少。”

圖3: Digimat中分析3D編織復合材料

Digimat被用于3D編織部件的完整多尺度分析，包括各種3D編織樣式和不同類型紗線的組合。Digimat能夠全面分析3D編織材料：

? 基于內嵌求解器，可輕松定義編織體樣式并快速計算其性能（剛度、失效、熱膨脹系數）

? 基于編織體漸進失效行為，定義宏觀等效材料模型

? 服役條件下，3D編織體零件的性能

如今，隨著Digmat的應用，對部件性能的預測更加準確，并且可以顯著降低部件重量，這對航天發射裝置的至關重要。

– Nicolas Van Hille, Research and Technology Manager, Sonaca

 4   成果 和獲益

過去，火箭連接環的材料性能基于解析公式人工計算獲得。計算結果與測試的不一致，導致不得不加大安全裕度，直接降低了產品的競爭力。使用Digimat解決方案，能夠顯著降低安全裕度，減小火箭連接環重量。

圖4: 失效模式預測一致（仿真/測試）