达索系统面向加工的 CATIA V5复合材料解决方案 Dassault Systemes CATIA V5 Composites Part Design to Manufacturing Solution
内容 1 复合材料设计及加工准备流程 2 达索面向加工的复合材料设计解决方案及最佳实践
复合材料 设计及加工准备流程
工业流程
行业挑战 Cost (Raw Materials, Affordability) Long cycle time Lots of data to manage Lots of tedious L a ck of Mock-up Lack of Concurrent Trial-and-Error in geometrical tasks Integration Engineering the Shop Floor No integration between Lack of ability to predict Analysis and DesmNo Integration with highly ign anufacturing issues upfront specialized manufacturing Hard toapplications simulate the global behavior oonmental Issues (f the ParEnvir Regulations, t Biodegradability, Recyclability, etc…) 5
紧密集成于飞机研发制造流程中的复合材料设计及加工准备流程
复合材料设计流程 基本曲面、实体设计 输入零件外形曲面及复材定义线架 面向区域 复合材料设计 区域设计 区区域域组灵活的调整铺层顺序 打 样层 设参合考瓣方向 层合板文件 导 入 计过渡区 过渡定义 铺层顺序文导件 导出入 面向铺层铺层顺序文导件出 导入 工程铺层设计 铺铺层层组 设计铺层顺序 铺层表 边/型材 对界称修改导 导出入 建分析工具 参考曲面建立工具 建立立对对称称铺零层件 取 由铺 层生成实体铺样层分爆析炸（ 模拟）空间I铺M层L 爆炸数 成值本分分析 析 加工准备设计 生成加工零从件工 程设计 强加生对成零件建立或使用模版称加工零件 铺纤度维分变析性分 析 工激层光加定工位工文艺件文件 准R数T据M输 出 备IGES Dxf
达索系统面向加工的 复合材料设计解决方案及最佳实践
V5 PLM及其软件合作伙伴提供了覆盖复合材料端到端流程的解决方案 从概念设计阶段到制造准备 逻辑设计 物理设计 制造详细设计 制造数据导出 (概念阶段) (工程详细设计) 区域建模 工程定义嵌套/切割 制造准备 复材余量 区域/铺层定义堆叠 几何特征 可制造性分析 激光定位系统 3D 样机 铺层平展 成样 2D 剖视 铺层布置 成型 铺叠设计 纤维布置 … 仿真 FEA 优化/测定 FEA验证 铺层设计 工程中枢 制造中枢
复合材料设计产品的主要特点 打样设计 面向几何外形和层合板的易用的区域和过渡区域定义 由区域快速生成实体和外形曲面，直观地获得最初的表达形状 自动生成带有错层定义的铺层 详细工程设计 非常方便的获取材料属性 强大的铺层建模工具，与曲面相加设计紧密集成 从铺层生成精确实体提供早期数字样机分析及设计审核 完备的复合材料检查工具，如抽样分析、数字分析 、铺层表 在设计初期集成可加工性分析 加工准备设计 充分考虑加工余量自动生成和加工变形补偿以及根据原材料进行切割定义 精确的纤维变形分析 自动的铺层展开图设计 高效的加工文档输出和自动化的加工工艺文档生成 强大的设计同步功能保证设计、制造一致性和协同设计
面向加工的复合材料设计最佳实践实施 在787项目中解决方案
复合材料解决方案：初步设计 在飞机生命周期中更早的开始概念设计 1可以更早的从参考数据和分解面上开展上下文设计 “design by zone” 方法可以自动的从区域定义中生成铺层 使用Tapers直接定义错层，或者使用报告文档和相关特征2自定义错层 这一方法避免手工去操作单独的铺层 在子结构部件上生成协同设计用的 为下游设计生成中间曲面 3 (ex : core 、 core stiffened panel) 由区域生成实体可以使复合材料零件更早的介入数字样机分析 基于堆栈规则顺序调整 4 逻辑区域连接 5 FE Composites properties 可以减少设计/分析反复，使分析结构更精确. 全面支持工程分析模拟，为区域尺寸定义提供依据
区域以及层合板的定义 区域和区域组的定义 支持多区域组定义 定义多个区域组, 每一组由多个区域构成. 每一区域组的铺层单独生成 多区域组定义提供 : 定义交叉铺层 1 group of zones for the blue plies and 1group of zones for the red plies. 定义带有芯材的复合材料件. 1 group of zones for the blue plies (above Insert). Insert 1 Group of zones for the red plies (under insert). 用来区分不同的铺层组 4 个区域组
自动由区域生成实体和上表面 Skin ofset=10 ZSkin ofset=5 Z1 TZ4 TZ TZ TZ TZ TZSkin TZ ofset=7 Skin ofset=3 Z2 TZZ3 Solid Skin ofset=10 Skin ofset=5 Skin ofset=7 Skin ofset=3 Top Surface
支持自定义材料库 可以在材料库中定义: 不同材料的分析属性 Unidirectional material, Bidirectional material, Non Crimp Fabric material.
复合材料解决方案交付：工程设计 直接从区域生成错层 1 带有错层值的铺层 : 辅助设计交叉铺层等复杂设计 PlyGroupSequencePlyMaterialDirectionRosettePlies GroupS01P01GLASS0Master Rosette Axis S02P02GLASS90Master Rosette AxisS03P03GLASS45Master Rosette Axis S04P04GLASS-45Master Rosette AxisS05P05GLASS90Master Rosette Axis2附加设计 : 手动辅层, 芯材设计，从铺层生成堆栈文S06P06GLASS45Master Rosette Axis 件 S07P07GLASS-45Master Rosette AxisS08P08GLASS0Master Rosette AxisS09P09GLASS0Master Rosette Axis S10P10GLASS-45Master Rosette AxisS11P11GLASS45Master Rosette AxisS12P12GLASS90Master Rosette Axis 设计检查S13P13GLASS-45Master Rosette Axis : core sampling, numerical analysis S14P14GLASS45Master Rosette Axis3 GS15P15GLASS90Master Rosette Axiseneration of analysis results (external files) S16P16GLASS0Master Rosette Axis 有辅层生成实体和内形曲面 4 数字样机检查 空间分析 : 干涉, 动态剖面… 工程图管理 : 5 内嵌的视图和剖面, 标注模板 6复合材料属性从辅层定义直接传递到强度分析，支持设计确 认
由辅层生成实体 Creates a solid from the plies definition to enable: 样机集成, 空间分析 干涉检查 位子部件设计提供支撑 可以生成： 精确实体 精确曲面
分析集成 DESIGN TO ANALYSIS COMPOSITE LINK 产品描述 支持V5 铺层分析数据在CPD与FEA解算器之间导入、导出 向CPD导入分析数据 主要功能 从CPD导出铺层数据到ABAQUS (通过Composite Modeler) 将更新过的铺层分析结果导回CPD 保证在整个研发流程中设计与分析人员的协同 重要价值 保证设计质量，减少设计失误 加速设计流程
3D 切割 对不符合原材料宽度的进行三维切割，同时: 可以自动定义搭接和对接. -> 缩短设计周期
可加工性分析 Deviation and deformation analysis: fiber behaviour simulation tool to very early, in the design phase take into accounts manufacturing constraints avoid manufacturability problems such as wrinkling and bridges of fibers. Parameters of the producibility analysis are stored as specifications under the ply : Strategy Point, Warp and Weft radii, thickness update, propagation type
爆炸辅层 根据铺层的理论厚度，生成偏置 Make Composites Parts easily communicant without the need for Drawings etc…. to generate more detailed and precise information (schematics sections)
铺层工艺文件
复合材料解决方案交付：加工设计 工程设计与加工定义独立 1 但保持同步的能力 预期加工约束 2考虑弹性回弹的置换曲面功能 材料预留 自动衔接材料宽度 评定变型 ©3 厚度更新 Copyright Dassault Systèmes 2005. All Rights reserved 剪口位置分析 纤维变形分析 4 展开 生成满足工厂需求的Ply Book 5
Manufacturing shell swapping Take into account spring back effect: Automatically transfer the Engineering design into a Manufacturing shell takes into account the Manufacturing constraints Manufacturing design is associative with engineering design
EEOP and MEOP creation Engineering Edge Of Part creation Manufacturing Edge Of Part creation Manufacturing Edge of Part Engineering Edge of Part
Material Excess Feature To prepare the manufacturing of the composite part Automatically add material to the manufacturing definition of the plies from the engineering edge of part to the manufacturing edge ->Automation, associativity, and manufacturability all benefit from this new feature Engineering Edge of Part Manufacturing Edge of Part Material Excess
精确的加工分析
精确的加工分析
知识重用剪口 基于Catalog库的剪口定义
即时展开
加工输出： 生成中间文档： For DXF files, an option is provided to generate one DXF file per ply or one DXF file per material. Option to export the strategy point and/or rosette along with ply contour option to generate IGES files at the right thickness 2 modes of thickness update: Stacking : all the plies of the stacking that are before the selected plies are taken into account. Ply group : all the plies before the selected plies that are in the same ply group as the selected ply are taken into account.
复合材料解决方案交付：加工后置输出 Nesting / Cutting 1 Laser Projection System 2 © Copyright Dassault Systèmes 2005. All Rights reserved
复合材料解决方案交付：加工后置输出 Tape Laying 3 Fiber Placement 4 RTM 5
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