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Simulation micromécanique
Basée sur la tomographie assistée par ordinateur
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.
Le défi : aller 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.
La solution Volume Graphics : 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
Volume Graphics vous offre une solution validée permettant des simulations micromécaniques réalistes avec un minimum d’effort :
Faible effort
- Aucun maillage nécessaire
- Connaissances en simulation non requises
- Flux de travail homogène au sein d’un même logiciel – de la segmentation du matériau et la détection de défauts jusqu’à la simulation
Réaliste
- Tous les détails microstructuraux sont capturés par une segmentation du matériau avec une précision sous-voxel
- Les contraintes simulées peuvent être directement liées à la microstructure sous-jacente du matériau (par exemple la taille, la position et la forme des pores ou l’épaisseur des entretoises dans les mousses à cellules ouvertes).
Validé
- Les points de fracture et les résistances à la traction prévus ont été validés dans des essais de traction expérimentaux effectués sur des composants à pores imprimés en 3D
- Propriétés élastiques effectives d’un treillis cubique validées par rapport à une simulation FEM classique
Produits connexes
Plus d’informations
- Predicting Failure in Additively Manufactured Parts Using X-Ray Computed Tomography and Simulation (Peer Reviewed Paper, 7th International Conference on Fatigue Design 2017 (conférence international sur la conception vis-à-vis de la fatigue))
- Virtual Stress Tests Directly on CT Scans (document technique, Conférence Asie-Pacifique sur les essais non destructifs 2017)
- Simulation of the Stress Concentration Around Pores in 3D Printed Components (présentation, Conférence NAFEMS DACH 2018)
- Micromechanics Simulation Directly on CT Scans (présentation, CAASE18 – The Conference on Advancing Analysis & Simulation in Engineering)
- Interviews avec Volume Graphics au sujet de l’ingénierie numérique à CAASE 18 (vidéo)
- Simulation of Material Properties Directly on CT Scans (présentation, 3DMS – le 4e congrès international sur la science des matériaux 3D 2018)
- Simulation of the Notching Effect of Pores in 3D Printed Components (Technical Paper (document technique), CAMX 2018 - The Composites and Advanced Materials Expo)
- Accurate and Efficient Simulation of Real Pore Geometries Directly on CT Images (livre blanc)