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微观力学模拟

模拟复杂的材料

轻重量结构使得复杂微结构材料(例如:多孔金属或陶瓷、3D打印的立方格结构或金属层压制品)的使用率不断上升。因此,为了测定有效的机械性能,对于微观力学模拟的需求看涨。

模拟有缺陷的组件

轻重量结构要求将复杂组件的形状加以优化,这只能通过 3D 打印、铸造或注塑成型实现。它们的机械性能可能对不甚理想的微结构特征(例如:孔隙)较为敏感。而这些微结构特征是这些生产方式固有的。由于缺少量化这种敏感度的简易规则,所以需要执行计算机微观力学模拟。

突破网格绘制的极限

如果用传统的 FEM 模拟方法来进行如此微型的模拟,那么需要几何形状一致的网格,以及大量极小的泡孔来显示复杂的材料结构或者单个孔的细节。生成与计算网格所耗费的工作量也许很快就会变得难以承受。

 

我们的解决方案:直接在 CT 扫描出的数据上进行应力模拟——无需绘制网格!

“浸入边界法”有助于解决绘制网格这一问题。VGSTUDIO MAX 的结构力学模拟模块使用“浸入边界法”,直接在计算机层析成像(CT)扫描结果上小规模地模拟应力分布,因而能够精确地展现复杂的材料结构与缺陷。

优势

  

在一个铝铸造零件靠近表面的某个孔周围的应力集中状况

 

在具有孔的铝铸造零件上施加静态负荷后显示的应力分布。应力最大值出现在一个小孔上

在垂直负荷下,泡状结构的一根薄支柱上的高度应力集中

在同一个零件的 CAD 模型上施加相同的负荷以后显示的应力分布;如图所示,最大应力较低

泡状结构分析显示了一根较薄的支柱上的应力集中结果

 

评估

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