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Simcenter 3D
Engenharia de Materiais

O uso de propriedades de material homogeneizado não é suficiente ao considerar novos materiais como espumas e compósitos ou novas técnicas de fabricação, como fabricação aditiva e colocação automática de fibras. O software Simcenter™ 3D, que faz parte do portfólio Xcelerator™, o portfólio abrangente e integrado de software e serviços da Siemens Digital Industries Software, ajuda você a acelerar o ciclo de vida de desenvolvimento de produtos de materiais, contabilizando com precisão detalhes microestruturais, defeitos e induzidos pela fabricação variações, bem como prever o comportamento em materiais avançados.


Ele permite que os fabricantes implementem materiais avançados em seus projetos e tornem seus produtos mais leves, mais fortes e mais duráveis. O Simcenter 3D fornece um conjunto completo de recursos e fluxos de trabalho digitais para modelagem multiescala e recursos de simulação para ajudá-lo a identificar o comportamento e a causa raiz da falha em materiais avançados, literalmente ampliando a microestrutura do material. Ele é usado por empresas que trabalham com novos materiais para reduzir o tempo e os custos de desenvolvimento, testando virtualmente como o comportamento e, em seguida, os danos na microestrutura podem levar à falha da peça e aprender como as condições de fabricação controláveis ​​podem levar a um melhor desempenho. O uso do Simcenter 3D também ajuda a simplificar o processo de simulação de estruturas feitas de materiais compostos laminados.

Benefícios da Solução

Facilitando a modelagem microestrutural e engenharia de materiais

Apoiando o processo de modelagem para compósitos laminados

Solvers poderosos

Aberto para alavancar solvers de terceiros

​Fornecendo uma plataforma para simulação multidisciplinar

  • Reduza o tempo e o custo de colocação no mercado simulando novos designs de materiais e eliminando iterações ruins no início do processo de desenvolvimento

  • Otimize novos designs de materiais para obter o desempenho mais econômico

  • Obtenha informações sobre como, quando e por que os danos à microestrutura ocorrerão e como isso afetará a parte global

  • Use novos materiais para atingir as metas de redução de peso, proporcionando estruturas seguras e duráveis

  • Saiba como o processo de fabricação afetará a microestrutura do material e o desempenho geral da peça

  • Considere a variabilidade e os defeitos do material usando modelos de simulação de alta fidelidade

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Os materiais avançados geralmente se comportam de maneiras difíceis de prever, resultando em mais tempo e custos mais altos para trazer novos produtos ao mercado. Esses materiais são difíceis de prever devido à heterogeneidade no nível microestrutural. O Simcenter 3D oferece soluções para engenharia de materiais que podem ajudar a prever o comportamento desses materiais em um nível microestrutural. O Simcenter 3D Materials Engineering consiste em uma plataforma de software de elementos finitos (FE) multiescala exclusiva que estende a flexibilidade e a robustez do método de elementos finitos (FEM) até o nível microestrutural, acoplando fortemente as escalas de comprimento da peça (macro) e do material (micro). e incorporar naturalmente variáveis de projeto microestrutural no processo de projeto; dando, assim, aos materiais verdadeiros graus de liberdade (DOF). Junto com essa tecnologia multiescala, o Simcenter 3D inclui muitos recursos que ajudam a facilitar o processo de modelagem microestrutural e engenharia de materiais. Ele permite que você:

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  • Amplie a microestrutura do material para obter informações importantes sobre o comportamento do material, identificar a causa raiz da falha e ver quais mecanismos de dano desempenham os papeis mais significativos no desempenho estrutural

  • Considere a variabilidade e as imperfeições de fabricação para maximizar a confiabilidade do produto

  • Otimize a microestrutura do material para o desempenho mais econômico

  • Crie e teste virtualmente materiais novos e existentes

Do projeto de materiais ao projeto de componentes, o Simcenter 3D oferece um poderoso conjunto de ferramentas para modelagem de estruturas compostas de laminado de fibra contínua. Uma conexão perfeita com o portfólio Fibersim™ facilita a transferência do projeto composto inicial para o Simcenter 3D. Em seguida, as ferramentas de definição de camadas e laminados fáceis de usar no Simcenter 3D permitem que você crie rapidamente modelos FE em 2D e 3D representando seu projeto e ajuda a otimizar e validar estruturas compostas usando seu solver preferido.


Além da modelagem, o Simcenter 3D contribui para a validação da sua simulação de drapeado e no entendimento de como as fibras serão orientadas em sua peça.
 

No nível de microestrutura, a interface de usuário do Simcenter 3D permite gerar facilmente uma ampla variedade de modelos de microestrutura personalizados automaticamente. Isso inclui a criação ou importação automática de geometrias e malhas de microestrutura, criação e atribuição de modelos de materiais para componentes e interfaces individuais, configuração rápida e fácil de testes virtuais de materiais, acoplamento com ferramentas de otimização e lançamento de análises multiescala simultâneas totalmente acopladas.
 

O Simcenter 3D oferece o conjunto mais abrangente de recursos de simulação do setor para projetos compostos com fluxos de trabalho mais rápidos e eficientes para permitir um processo simultâneo e ampla cobertura de tipo de análise para dar suporte a abordagens de verificação padrão. Ele permite que você também aborde soluções de nicho que são exclusivas para desafios de simulação composta, como durabilidade e efeitos altamente não lineares, como simulação de fabricação ou danos progressivos por meio de uma variedade de abordagens de modelagem, incluindo redução de rigidez, exclusão de elementos, modelos de danos contínuos ou inserção automática de rachaduras ou elementos de zona coesa.
 

O Simcenter 3D oferece recursos específicos que são obrigatórios para o desenvolvimento bem-sucedido de compósitos, desde o projeto do material até o projeto completo do componente.

O Simcenter 3D fornece solvers poderosos para simular o desempenho estrutural e de fabricação de peças feitas de materiais compostos laminados e para simulação de modelos, usando materiais avançados no nível microestrutural.


A plataforma Simcenter Multimech™ é um solver de elementos finitos não linear capaz de realizar análises de peças acopladas bidirecionalmente e em multiescala, bem como testes virtuais simplificados de modelos microestruturais de materiais. A tecnologia de solução multiescala Simcenter Multimech oferece velocidade sem precedentes sem sacrificar a precisão, combinando duas inovações revolucionárias – uma nova formulação matemática e um algoritmo multiescala adaptável. Além disso, ele é totalmente paralelizado em threads e núcleos da unidade de processamento central (CPU) para obter ganhos ainda maiores em desempenho. O Simcenter Multimech também pode ser acoplado aos softwares Simcenter Nastran® e Simcenter Samcef®, bem como solvers de FE de terceiros.


O uso do software Simcenter Samcef® permite ao usuário simular componentes feitos de materiais compósitos. Ele facilita não apenas a análise clássica linear e não linear, mas pode ser usado para prever defeitos induzidos pela fabricação à medida que crescem, incluindo defeitos intra e interlaminados. Isso inclui delaminação e cenários complexos em que ambos os tipos de defeitos crescem juntos de forma totalmente acoplada. Outros efeitos induzidos pela fabricação cobertos por este solver são a distorção da peça, tanto durante o processo de construção da manufatura aditiva, quanto durante a cura de compósitos termofixos.

Aproveite os recursos exclusivos e rápidos de modelagem e pós-processamento do Simcenter 3D e use-os em conjunto com investimentos em outros solvers de FE populares. O Simcenter Multimech pode ser executado com os solvers Abaqus e Ansys para análise multiescala totalmente acoplada. Outros recursos como deshomogeneização, mapeamento de dados de orientação de fibra e inserção de defeitos também estão disponíveis.
 

Você também pode criar modelos FE baseados em composto laminado no Simcenter 3D para uso com os solvers Simcenter Nastran, Abaqus, Ansys ou MSC Nastran. Os resultados desses solvers podem ser lidos no Simcenter 3D para pós-processamento e avaliação dos resultados.

As soluções Simcenter 3D para engenharia de materiais fazem parte de um ambiente de simulação multidisciplinar maior e integrado com o Simcenter 3D Engineering Desktop no núcleo para pré/pós-processamento centralizado para todas as soluções Simcenter 3D. Esse ambiente integrado ajuda você a obter processos de engenharia assistida por computador (CAE) mais rápidos e simplificar simulações multidisciplinares, como análise de movimento e/ou análise de ruído, vibração e aspereza (NVH) de componentes compostos. Você também pode validar a resistência à fadiga de sua estrutura usando os módulos de durabilidade 3D do Simcenter e validar seu modelo FE com resultados de teste usando ferramentas de correlação e atualização de modelo.

Setores

Aplicações da indústria

Aeroespacial e Defesa

Automotivo e transporte

Materiais e produtos químicos

Marinho

Bens de consumo

Eletrônicos

Energia

O Simcenter 3D oferece suporte a aplicativos em vários setores nos quais as empresas estão investigando materiais avançados para melhorar o desempenho do produto e a relação custo-benefício.

  • Deformação não linear e análise de falhas de estruturas compostas como longarinas de asas e nervuras da fuselagem

  • Capacidades de submodelagem e multiescala totalmente acopladas e precisas para analisar a aeronave em geral e os componentes individuais

  • Facilitação da certificação de materiais virtuais de materiais avançados

  • Simule a distorção de processos de fabricação, como fabricação aditiva ou cura

  • Desempenho estrutural dos componentes da carroceria e do chassi feitos de materiais compostos laminados

  • Análise de ruído, vibração e aspereza de materiais compostos para estruturas primárias como o chassi

  • Simulação de cura para componentes compostos laminados

​

  • Minimize o número de testes físicos necessários para desenvolver e certificar novos materiais

  • Teste materiais virtualmente para entender melhor os mecanismos de microescala que impulsionam o desempenho do material e obter insights usando resultados de simulação que não podem ser obtidos por meio de testes físicos

  • Otimize os materiais para atingir os requisitos de desempenho específicos do cliente

  • Aumente a adoção de materiais avançados, permitindo que os usuários finais de materiais aproveitem a simulação em seu processo de design de produto

  • Simulação do processo de fabricação de compósitos de fibra de vidro para cascos

  • Análise de rolamentos e delaminação de parafusos para juntas compostas

  • Durabilidade e rigidez de materiais heterogêneos para embalagens

  • Análise composta para eixos de golfe enrolados em fibra, equipamentos de proteção de absorção de energia e outras aplicações recreativas

  • Trincamento térmico, ciclagem e fadiga para montagens eletrônicas

  • Testes de queda para dispositivos portáteis

  • Supere problemas na modelagem direta de pequenas micro e nanoestruturas

  • Análise de risers compostos para exploração de petróleo e gás

  • Previsão da pressão de ruptura de tubos e vasos de pressão reforçados com fibra contínua, incluindo o efeito de defeitos

  • Análise de pás de turbinas eólicas reforçadas com fibra

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Simcenter 3D Materials Engineering Standard

Módulos

 

 

O Simcenter 3D Materials Engineering Standard permite que você execute modelagem multiescala e simule falhas em materiais avançados diretamente no ambiente Simcenter 3D. Usando o Simcenter 3D Materials Engineering, você pode identificar quando, onde, como e o porquê um material pode falhar no nível microestrutural e como isso afetará o desempenho geral da peça.
 

O Simcenter 3D Materials Engineering Standard vem com um conjunto completo de ferramentas para permitir que você modele e simule com precisão o desempenho de seus materiais avançados usando a verdadeira tecnologia multiescala. Os usuários também podem aproveitar seus recursos em fluxos de trabalho de manufatura aditiva para levar em conta o efeito de recursos microestruturais, como defeitos, morfologias de grãos metálicos e limites de grãos, bem como homogeneização e otimização de estruturas de treliça.
 

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​

O Simcenter 3D Materials Engineering Advanced permite que você execute modelagem multiescala e simule falhas em materiais avançados diretamente no ambiente Simcenter 3D. Este módulo se baseia nos recursos fornecidos pelo Simcenter 3D Materials Engineering Standard e adiciona recursos avançados para fluxos de trabalho automáticos de defeitos e a capacidade de fazer interface com o software de digitalização de TC.
 

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​

O Simcenter Multimech é um solver avançado de elementos finitos não lineares para modelagem de materiais, capaz de realizar análises multiescala verdadeiras acopladas bidirecional de peças, bem como testes virtuais simplificados de modelos microestruturais de materiais. Ele capacita as soluções multiescala disponíveis na plataforma Simcenter 3D Materials Engineering e também está incluído como parte de plugins para Ansys e Abaqus.

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​

O Simcenter Multimech HPC Add-on aumenta o número de threads/núcleos paralelos que o solver Simcenter Multimech pode usar para computação. O solver base suporta até dois threads/núcleos paralelos, e cada módulo complementar HPC adiciona quatro threads/núcleos paralelos adicionais que podem ser usados.
 

 

​

O Simcenter 3D Laminate Composites apresenta ferramentas fáceis de usar de definição de camadas e laminados que ajudam você a criar e validar modelos de estrutura composta. Você pode usar o Simcenter 3D Laminate Composites para preparar modelos para os solvers Simcenter Nastran, Simcenter Samcef, MSC Nastran, Ansys, Abaqus ou LS-Dyna. O relatório de pós laminado processa tensões do solver ou resultantes de casca para gerar resultados de contorno e tabulares, incluindo envelopes de tensões de lona, deformações e métricas de falha em vários casos de carga.
 

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Benefícios do módulo:

  • Otimize o desempenho de materiais avançados antes que uma amostra física seja construída

  • Reduzir o número de iterações físicas necessárias para testar e certificar novos materiais

  • Obtenha informações valiosas sobre como o comportamento microestrutural afetará o desempenho da peça ou do sistema

  • Considerar detalhes microestruturais, incluindo defeitos e variações induzidas pela fabricação no processo de design

  • Otimize os materiais para atingir os requisitos de desempenho específicos do cliente

​

Características principais:

  • Ferramenta de geração automática de microestrutura para gerar geometria e malha de seus modelos microestruturais para uma ampla gama de materiais, incluindo fibra contínua, fibra cortada, partículas, vazios, tecidos (empilhados), combinações de diferentes inclusões, laminados e muito mais, bem como importação de ferramentas de terceiros

  • Realize testes virtuais de materiais multiescala e simulações de desomogeneização

  • Métodos de homogeneização analítica para análises mais simples

  • Pós-processamento de resultados multiescala, incluindo visualização simultânea de resultados de parte e campo completo de modelos microestruturais

  • Engenharia reversa de parâmetros de material: Habilite a modelagem multiescala no Simcenter Nastran (solução 401/402). Simcenter Nastran

  • Até dois threads/núcleos paralelos no Simcenter Multimech. O complemento de computação de alto desempenho (HPC) pode ser adquirido, com cada complemento permitindo quatro threads/núcleos paralelos adicionais no Simcenter Multimech

Benefícios do módulo:

  • Simplifique o processo de modelagem para defeitos e variações nas microestruturas do material

  • Converta rapidamente tomografias computadorizadas de peças físicas em modelos de materiais em microescala

  • Obtenha resultados mais rapidamente por meio de computação de alto desempenho

  • Projete peças moldadas por injeção levando em consideração a microestrutura do material e as variações induzidas pela fabricação

​

Características principais:

  • O Simcenter 3D Materials Engineering Standard é um pré-requisito

  • A ferramenta de mapeamento de dados da interface de moldagem por injeção permite que os resultados da simulação do processo de fabricação (incluindo Fibersim, Moldflow e
    Moldex3D) sejam mapeados em uma malha estrutural

  • Interface com o software VoxTex utilizado para análise de imagens de microtomografia de raios X computadorizada e sua transformação em modelos de elementos finitos

  • Fluxos de trabalho de inserção automática de defeitos

  • Inclui um complemento de HPC para quatro threads/núcleos paralelos adicionais no Simcenter Multimech. Mais complementos HPC podem ser adquiridos

Benefícios do módulo:

  • Otimize o desempenho de materiais avançados antes que uma amostra física seja construída

  • Reduzir o número de iterações físicas necessárias para testar e certificar novos materiais

  • Obtenha informações valiosas sobre como o comportamento microestrutural afetará o desempenho da peça ou do sistema

  • Considerar detalhes microestruturais, incluindo defeitos e variações induzidas pela fabricação no processo de design

  • Otimize os materiais para atingir os requisitos de desempenho específicos do cliente

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Características principais:

  • Solver avançado de elementos finitos não lineares, incluindo mecânica (implícita quase estática e explícita dinâmica), difusão térmica e análise termomecânica acoplada, com uma rica biblioteca de modelos de materiais e tipos de elementos

  • Realize testes virtuais de material multiescala e simulações de deshomogeneização, usando FEA implícito ou explícito

  • Além dos trabalhos de simulação autônomos, o Simcenter Multimech pode ser acoplado a outros solvers de FE para análises multiescala simultâneas, incluindo Simcenter Nastran, Simcenter Samcef, Ansys e Abaqus

  • Recursos progressivos de modelagem de falhas, incluindo redução de rigidez, exclusão de elementos, danos contínuos e um algoritmo exclusivo para inserção automática de rachaduras 2D/3D ou zonas coesivas, com correção automática de elementos de interface interpenetrantes

  • Modelagem estocástica de falhas por meio de distribuição estatística de parâmetros de falha

  • Simular cura e tensões residuais induzidas no nível microestrutural do material

  • Até dois threads/núcleos paralelos. Complementos de HPC podem ser adquiridos, com cada complemento permitindo quatro threads/núcleos paralelos adicionais

Benefícios do módulo:

  • Expande o número de threads/núcleos paralelos usados para computação para que você possa resolver modelos maiores e mais complexos mais rapidamente

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Características principais:

  • Adiciona até quatro threads/núcleos paralelos para cada módulo complementar

Benefícios do módulo:

  • Reduza o tempo de criação do modelo laminado escolhendo entre modelagem baseada em zonas, modelagem baseada em camadas ou uma mistura de ambas as abordagens

  • Aproveite a arquitetura open solver do Simcenter 3D para realizar simulações dinâmicas, não lineares e progressivas de falha e delaminação de última geração

​

Características principais:

  • Defina laminados em malhas 2D, malhas 3D ou ambas

  • Mantenha seu modelo atualizado com o design mais recente usando associatividade de geometria

  • Interaja com definições de compósitos baseados em desenho assistido por computador (CAD) da Fibersim, CATIA e outros

  • Use materiais padrão do Simcenter ou crie materiais de camada a partir das propriedades da fibra constituinte e do material da matriz, para simular camadas feitas de fibras curtas e partículas tecidas, unidirecionais e orientadas aleatoriamente e representar núcleos

  • Atribua convenientemente laminados e camadas à sua escolha de geometria, malhas e/ou elementos

  • Melhore a precisão da modelagem de elementos finitos levando em conta as orientações de fibra distorcidas

  • As ferramentas de pós-processamento permitem identificar rapidamente camadas críticas e casos de carga usando teorias de falhas clássicas e definidas pelo usuário e criar relatórios

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Simcenter 3D Materials Engineering Advanced

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Simcenter Multimech

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Simcenter 3D Multimech HPC Add-on

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Simcenter 3D Laminate Composites

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