Drapierungssimulation
Allgemeine Einführung: Drapierung
Eine Verbundschicht erfordert Verformung, um einer nicht gaußschen und doppelt gekrümmten Fläche zu entsprechen. Creo verwendet einen kinematischen Drapierungsalgorithmus, um die in einer Schicht erforderliche Schubverformung so zu modellieren, dass sie sich an die erforderliche Form anpassen kann. Schubverformungen in der Schicht helfen, die Herstellbarkeit der Schicht zu verstehen. Der Algorithmus generiert auch Schicht-Endabwicklung. Die Schicht-Endabwicklung stellt die Schichtform in abgewickeltem Zustand bereit, was beim physischen Schneiden des Schichtstoffs nützlich ist.
Das kinematische Drapierungsmodell erfordert ursprüngliche Randbedingungen, um eine eindeutige Lösung für einen angegebenen Fall zu identifizieren. Die ursprünglichen Randbedingungen sind ein Startpunkt und zwei Richtungen, die eine Krümmungsfaser und eine Schussfaser darstellen. Beide müssen durch den Startpunkt verlaufen.
Der Startpunkt ist der erste Kontaktpunkt zwischen der Schicht und dem Spritzguss oder der zugrunde liegenden Schicht. Die feste Krümmungsfaser und die festen Schussfasern verlaufen durch den Startpunkt. Die Richtung der festen Krümmungsfaser wird in Bezug auf die Rollrichtung der Schicht definiert. Diese Richtung gibt die Drapierungsrichtung an. Die Richtung der festen Schussfaser beginnt bei 90° zur Richtung der festen Krümmungsfaser.
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Es empfiehlt sich zwar, die Richtungen der festen Krümmungs- und Schussfasern an den Richtungen der physischen Fasern auszurichten, sie müssen jedoch nicht unbedingt ausgerichtet werden.
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Sie können die Drapierungsrichtung ändern, indem Sie einen Drapierungswinkel-Versatz auf die Rollrichtung der Schicht anwenden. Die festen Krümmungs- und Schussfasern des Fischnetzes geben die Richtung zur Glättung der Schicht vor. Sie teilen die Schicht logisch in vier Quadranten. Jeder dieser Quadranten wird unabhängig voneinander drapiert.
• A – feste Krümmungsfaser
• B – feste Schussfaser
Der Prozess der Modellierung der kinematischen Drapierung einer Schicht umfasst die Berechnung der Positionen von Drapierungspunkten und die Generierung eines Fischnetzes. Drapierungspunkte sind die Übergangspunkte von Krümmungs- und Schussfasern. Sie müssen auf der Fläche des Spritzgusses oder der zugrunde liegenden Schicht zum Drapieren liegen. Das Fischnetz ist ein Netz von Drapierungspunkten. Die Position eines Drapierungspunkts kann nur dann ermittelt werden, wenn die Positionen der angrenzenden Drapierungspunkte in der Schuss- und Krümmungsrichtung oder die Positionen von zwei vorangehenden Drapierungspunkten in der Krümmungs- oder Schussrichtung bekannt sind. Da die Fasern nicht ausdehnbar sind, ist der Abstand zwischen angrenzenden Drapierungspunkten konstant. Dies wird als Schrittlänge bezeichnet. Creo bietet die Flexibilität, die Schrittlänge anzupassen.
Drapierungsergebnisse
Schub – Zeigt die Schubverformungen in der Ebene an, wenn eine flache Schicht der erforderlichen Form beim Drapieren entspricht. Die Schubfähigkeit einer Schicht hängt von der mikromechanischen Anordnung der Schicht ab, die durch Warnungs- und Grenzwertwinkel definiert wird. Der Schubwinkel in der folgenden Abbildung ist 90°-α1.
Längsgerichtete und transversale Orientierungen – Zeigt die vorhergesagten wahren Orientierungen in längsgerichteter und transversaler Richtung an, wenn die Schicht verformt wird. Aufgrund der globalen Rotation des Fischnetzelements beziehen sich diese Orientierungen auf den Schubwinkel, sind jedoch nicht identisch mit diesem.
"Drapierte Schichtdicke" (Draped Ply Thickness) – Zeigt die Ergebnisse der Schichtdicke multipliziert mit dem Verhältnis des Bereichs des Schub-Fischnetzelements zum Bereich des nicht verformten rechteckigen Elements an. Der Unterschied bei den Laminateigenschaften, der durch die Änderung der Dicke verursacht wird, ist im Vergleich zur Abweichung des Faserwinkels für realistische Schubverformungen im Allgemeinen unerheblich. Daher wird er bei nachgeschalteten Analysen nur selten berücksichtigt. Die folgende Abbildung zeigt ein Beispiel für eine Änderung der Schichtform aufgrund von Schubverformungen.
