對前端模塊準(zhǔn)靜態(tài)和動態(tài)失效的預(yù)測
挑戰(zhàn)
隨著和Digimat經(jīng)銷商—Dynamore Nordic的深入合作，沃爾沃汽車公司研究了Digimat局部各向異性材料模型處理增強塑料的強大功能。該評估項目帶來了很多好處：
使用Digimat模型并考慮注塑過程的局部各向異性，準(zhǔn)確預(yù)測增強塑料的響應(yīng)
多種FEA分析的能力：靜態(tài)與動態(tài)失效
用一個獨特的多尺寸材料模型可和多種有限元求解器耦合使用的靈活性
對材料進(jìn)行早期校準(zhǔn)

解決辦法

?   通過試件有限的實驗數(shù)據(jù)校準(zhǔn)，可以生成局部各向異性Digimat材料模型。注塑仿真使用Moldflow進(jìn)行，將生成的纖維方向映射到結(jié)構(gòu)網(wǎng)格。

?   最終的FE模型可以撲捉材料的各向異性特性，其依賴于當(dāng)前結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的單元上的局部纖維方向。

結(jié)果/優(yōu)點

?   已經(jīng)證明動態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)載荷類型的預(yù)測準(zhǔn)確性。

?   已展示了與不同的隱式和顯式有限元求解器的可用性。

?   已根據(jù)有限可用的測試數(shù)據(jù)，擬合出Durethan BKV 30（PA6 GF30）的Digimat參數(shù)。

?   計算性能

*完全碰撞工況仿真（行人）

- 使用局部各向異性Digimat材料代替各向同性的碰撞有限元材料，可接受地增加了3-5%的計算成本。

*車輛靜態(tài)強度工況模擬

- 部件中使用局部各向異性Digimat代替各向同性的Abaqus模型，減少了計算成本。

結(jié)果與測試的有效性/相關(guān)性評估

選用沃爾沃新XC90模型前端模塊的試制版本進(jìn)行這次評估。模型分別施加6種工況。

?  4個前端模塊

?   準(zhǔn)靜態(tài)3點對稱和非對稱彎曲

?   動態(tài)對稱和非對稱跌落測試

?  2個整車：行人碰撞、靜態(tài)強度

?   僅從前端模塊模型上獲取的仿真結(jié)果已和實驗數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較。圖1和2中結(jié)果表明，以Digimat局部向異性材料模型進(jìn)行的動態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)的剛度、強度工況的仿真預(yù)測是良好的。

圖1：動力非對稱跌落測試：和實驗相比，LS-Dyna使用的Digimat材料模型的耦合分析準(zhǔn)確地獲取前端模塊中的能量耗散。

圖2：準(zhǔn)靜態(tài)3點對稱彎曲測試： Digimat和LS Dyna的耦合分析準(zhǔn)確地捕捉了實驗中測量的最大失效載荷。

圖3：前端模塊中纖維方向通過moldflow仿真，并映射到結(jié)構(gòu)網(wǎng)格上來獲取材料局部的剛度和失效特性