Interaktion mit Autodesk Inventor Nastran
In der Finite-Element-Analyse einer Verbundstruktur auf Strukturebene mit Nastran gliedert Helius PFA schnell und präzise das Feld der durchschnittlichen Spannung/Dehnung des Verbundwerkstoffs in Felder der durchschnittlichen Spannung/Dehnung der Konstituenten auf. Die Durchschnittsspannungszustände der Konstituenten werden von Helius PFA verwendet, um Schadensentwicklung und Materialausfall einzeln für jedes Konstituentenmaterial in der Mikrostruktur zu prognostizieren. Anschließend wird die aktuelle beschädigte Mikrostruktur homogenisiert, um eine genaue Analyse der aktuellen Durchschnittssteifheit des Verbundwerkstoffs zu liefern.
Helius PFA bietet erweiterte Funktionen für die Verbundwerkstoffmodellierung, ohne dabei erheblich die erforderliche Zeit zum Ausführen der Finite-Element-Analyse auf Strukturebene zu erhöhen. Wenn es zum Erweitern einer Finite-Element-Analyse auf Strukturebene verwendet wird, erhöht sich in aller Regel die erforderliche Zeit zum Durchführen einer einzelnen Gleichgewichtsiteration auf Strukturebene um nur zwei bis drei Prozent (ein sehr kleiner Preis für die höhere Lösungsgenauigkeit). Darüber hinaus wurde es speziell zur Verbesserung der Konvergenzrobustheit für progressive Ausfallsimulationen auf Strukturebene entwickelt. Aus diesem Grund gelingt es mit durch Helius PFA erweiterten Analysen eher, das gesamte Lastprotokoll mit insgesamt weniger Gleichgewichtsiterationen erfolgreich aufzulösen.
Die folgende Abbildung zeigt eine schematische Ansicht, wie Helius PFA mit Nastran-Softwarekomponenten interagiert. Blaue Rechtecke bezeichnen Komponenten von Nastran (oder andere Postprozessoren), rote Rauten stehen für die Ein- und Ausgaben und grüne Ovale für die einzelne Komponenten der Helius-PFA-Software. Nastran kommuniziert mit Helius PFA, um die Konstitutivbeziehungen und Spannungen an jedem Gauß'schen Integrationspunkt im Modell zu berechnen, in dem Konstitutivbeziehungen oder Spannungen angefordert werden. Nastran enthält alle MCT-Konstitutivbeziehungen für die einzelnen Konstituenten (Faser und Matrix) und das homogenisierte Verbundmaterial. Es enthält außerdem die konstituentenbasierten Ausfallkriterien und die nichtlinearen Schadensalgorithmen der Konstituenten. Diese reduzieren die Steifheit der Konstituenten und des homogenisierten Verbundmaterials entsprechend dem aktuellen Schadenszustand des Verbundwerkstoffs.
In der folgenden Abbildung speichert die Verbundmaterialbibliothek alle Koeffizienten, die benötigt werden, um das MCT-Multiscale-Materialmodell vollständig zu definieren. Bevor ein bestimmtes Verbundmaterial in einem Finite-Element-Modell benutzt werden kann, das durch Helius PFA erweitert wurde, muss dieses Material einer MCT-Materialcharakterisierung unterzogen werden und eine eindeutige Materialdatei muss der Verbundmaterialbibliothek hinzugefügt werden. Wie in der folgenden Abbildung gezeigt, öffnet und liest Nastran die Verbundmaterialbibliothek zum Extrahieren der erforderlichen Materialkoeffizienten für alle Verbundmaterialien, die im Modell verwendet werden. Beachten Sie, dass die Materialbibliotheken nicht für kohäsive Materialien von Helius PFA erforderlich sind. Da die Anzahl der erforderlichen Eingaben zum Definieren von kohäsivem Material viel kleiner ist als für die Definition eines Verbundwerkstoffs, wird das gesamte Material in der Massendatendatei definiert.
