Simulation micromécanique

Simulation de matériaux complexes

La construction légère a conduit à une utilisation accrue de matériaux aux microstructures complexes telles que les métaux poreux ou les céramiques, les structures en treillis imprimées en 3D ou les stratifiés métal-métal. Il en résulte un besoin accru de simulations micromécaniques pour déterminer leurs propriétés mécaniques effectives.

 

Simulation de composants ayant des défauts

La construction légère favorise la réalisation de composants aux formes complexes qui ne peuvent être fabriqués que par impression 3D, coulage ou moulage par injection. En raison de leurs propriétés mécaniques, ces composants peuvent être sensibles à des caractéristiques microstructurales inhérentes à ces méthodes de production et indésirables telles que la porosité, par exemple. En l’absence de règles simples pour quantifier cette sensibilité, la micromécanique computationnelle s’impose.

 

Au-delà des limites du maillage

Pour appliquer une simulation FEM classique à de telles simulations à échelle microscopique, il faudrait un maillage conforme à la géométrie avec un nombre élevé de très petites cellules afin de représenter en détail la structure complexe du matériau ou les pores individuels. Les efforts investis pour la génération du maillage et le calcul peuvent rapidement engendrer des coûts prohibitifs.

Notre solution : Simulation des contraintes directement sur les données tomographiques – aucun maillage requis !

La méthode des frontières immergées aide à surmonter ce problème de maillage. Le module Simulation de la mécanique des structures de VGSTUDIO MAX utilise la méthode des frontières immergées pour simuler la répartition des contraintes à l’échelle microscopique directement sur les données tomographiques (CT) qui représentent avec précision les structures complexes des matériaux et les défauts.

Avantages

  

Concentration des contraintes autour d’un pore près de la surface d’une pièce coulée en aluminium

Répartition des contraintes dans une pièce coulée en aluminium possédant des pores et soumise à une charge statique, avec un maximum observé sur un petit pore

Concentration de contrainte élevée sur une fine entretoise d’une structure de mousse sous charge verticale

Répartition des contraintes pour le modèle CAO de la même pièce sous la même charge, présentant une contrainte maximale inférieure
 

Analyse de la structure d’une mousse indiquant que la concentration de la contrainte résulte d’une faible épaisseur de l’entretoise

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