멀티스케일 또는 싱글-스케일 재료 모델
정확한 재료 모델은 시뮬레이션을 통해 복합 기계적 거동을 신뢰할 수 있는 예측의 열쇠이므로 개발 프로세스의 일부로 설계 최적화를 허용하고 최종적으로 광범위한 물리적 테스트 없이 설계 성능을 검증할 수 있습니다. 멀티스케일 재료 모델링은 파열될 때까지 섬유 강화 복합 재료의 거동을 정확하게 예측하는 가장 유망한 접근 방식으로 입증되었습니다. Altair® Multiscale Designer®로 개발된 멀티스케일 재료 모델은 널리 사용되는 유한 요소 솔버에서 사용할 수 있습니다.
Multiscale Designer를 사용하면 최소의 실험 데이터로 취성 및/또는 연성 균질 등방성에서 불균일한 등방성 재료 거동에 이르기까지 예측 가능하고 계산적으로 효율적인 멀티스케일 재료 모델을 개발할 수 있습니다. 또한 싱글-스케일 재료 모델도 개발할 수 있습니다.
순방향 및 역방향 재료 모델 개발 워크플로
재료 모델 개발에 대한 전방 접근 방식은 알려진 구성 재료 특성(예: 섬유 및 매트릭스)을 활용하여 균질화된 제품 재료 특성(예: 연속 섬유 강화 단방향 플라이)을 전방 계산합니다. 전방 접근 방식은 재료 설계 및 개념 설계 단계에서 가장 자주 사용되며 대략적인 재료 모델을 생성합니다. 재료 모델 개발에 대한 역방 접근 방식은 알려진 균질화된 재료 특성(예: 연속 섬유 강화 단방향 플라이)을 활용하여 구성 재료 특성(예: 섬유 및 매트릭스)을 역산합니다. 역방향 접근법은 세부 설계 단계에서 가장 자주 사용되며 예측 가능성이 높은 재료 모델을 생성합니다.
결정론적 및 확률적 재료 모델
결정론적(평균값 응답) 및 확률론적(확률 분포 함수 응답, 평균값 및 표준 편차) 재료 모델링 기능은 Multiscale Designer 재료 모델 내에서 실제 변동을 설명하기 위해 사용할 수 있습니다.
파라메트릭 단위 셀 라이브러리 및 외부 단위 셀
내장된 파라메트릭 단위 셀 라이브러리를 사용하여 연속, 불연속, 직조 및 입자 제품 형태에 대한 단위 셀을 쉽게 생성할 수 있습니다. 또한 선택한 전처리기에서 단위 셀을 만들고 해당 단위 셀을 Multiscale Designer로 가져오는 기능은 OptiStruct(.fem), Abaqus(.inp) 및 Nastran(.bdf) 형식으로 사용할 수 있습니다.
재료 데이터베이스
Multiscale Designer에는 두 가지 재료 데이터베이스, 구성 재료 데이터베이스와 다중 축척 재료 데이터베이스가 포함되어 있습니다. 구성 재료 데이터베이스에는 금속(철 및 비철), 폴리머(열가소성 및 열경화성 수지), 섬유(아라미드, 탄소, 유리 등)에 대한 전형적인 재료 특성이 포함됩니다. 모든 멀티스케일 재료 모델은 psi 및 MPa 단위로 제공됩니다. 멀티스케일 재료 데이터베이스에는 다음을 위해 NIAR NCAMP/AGATE 데이터베이스에 대해 검증된 멀티스케일 재료 모델이 포함됩니다.
- AS4/8552 UNI 및 PW
- IM7/8552 UNI
- T700/2510 UNI 및 PW
- T700/E765 UNI
사출 성형 재료 모델
Multiscale Designer는 섬유 배향 텐서를 사용하여 전체 이방성 재료 동작을 설명하는 강화 사출 성형 재료 모델을 개발할 수 있도록 전체적인 방법론을 제공합니다. Altair® HyperMesh®에서는 성형 시뮬레이션 메시에서 구조 시뮬레이션 메시로의 섬유 배향 텐서 매핑이 쉽고 직관적입니다. 고도로 예측되고 계산 효율적인 사출 성형 구조 시뮬레이션에는 각 부품에 대한 성형 시뮬레이션의 섬유 배향 텐서 결과가 포함된 하나의 재료 모델만 있으면 됩니다.
가상 테스트 랩
Multiscale Designer에는 일반적인 ASTM 및 ISO 테스트 시편에 대한 구조 모델의 매개변수 라이브러리가 포함되어 있습니다. 멀티스케일 또는 싱글 스케일 재료 모델은 파라메트릭 라이브러리의 모든 시편에 적용할 수 있으며 정의된 테스트의 전체 시뮬레이션을 수행하여 마치 실험적으로 테스트된 것처럼 하중-변형 및/또는 응력-변형률 곡선을 얻습니다.
결정론적 재료 모델과 확률론적 재료 모델 모두 A 및 B 기반 허용치를 포함하는 평균값 및/또는 확률 분포 함수 결과를 얻기 위해 활용될 수 있습니다. 파라메트릭 라이브러리에는 다음 표본이 포함되어 있습니다.
- 눈에 띄지 않는 장력/압력(ASTM D3039, D3518, D6641 및 ISO 527, 604, 14126, 14129)
- 3 및 4점 벤딩(ASTM D2344, D6272, D7264 및 ISO 178, 14125)
- 원공 인장/압력(ASTM D5766, D6484)
- 레일 시어(ASTM D7078)
- 도그본(ASTM D638, ASTM D695)
멀티스케일 구조 시뮬레이션
Multiscale Designer에는 구조 시뮬레이션 솔버에 대한 플러그인이 포함되어 있어 모든 멀티스케일 또는 싱글-스케일 재료 모델을 외부에서 생성된 모델에서 사용할 수 있으며 Windows 및 Linux 모두에서 전체 SMP, MPI 및 하이브리드 SMP/MPI 병렬화를 통해 암시적 및 명시적 솔루션을 모두 지원합니다. 다음의 구조 시뮬레이션 솔버가 지원됩니다.
- Altair® OptiStruct®
- Altair® Radioss®
- Abaqus
- Ansys
- LS-Dyna
서비스로서의 재료 모델 개발
알테어는 자체 자원이 부족한 사용자를 위해 멀티스케일 재료 모델 개발 서비스를 제공합니다.
- 고객과 재료 특성화 요구사항을 함께 검토합니다.
- 필수 테스트가 정의됩니다.
- 테스트 라미네이트는 고객이 자체 처리 매개변수를 사용하여 생산합니다.
- 공인된 실험실에서 테스트하거나 고객이 사내에서 테스트합니다.
- 테스트 결과를 기반으로 알테어 전문가가 멀티스케일 재료 모델을 개발하고 시뮬레이션에 사용할 수 있도록 고객에게 제공합니다.