KT_5
Part 8 Drapiersimulation
Part 8 Drapiersimulation
Definition Drapieren?
Aufbringen von flächigen Halbzeugen auf gekrümmte Oberflächen.
Auf welche Anforderungen hat die Drapierung einfluss?
-Material
-Prozess/ Prozessführung
-Betrieb
-Crash
Was sind die Motivationen für Drapierungs- und Preformsimulation?
-Reduktion des Verschnitts (Heute: ca.70%)
-Optimierung von Preformingprozessen (Ausdünnung/Versagen, Verscherung, Faltenbildung)
-Optimierung von Preformingwerkzeugen
Welches sind die Eigenschaften für die Kinematische Drapiersimulation
• Werkstoff ist undehnbar
• Es treten keine Diskontinuitäten auf
• Kein Faserrutschen an den Knotenpunkten
• Fasern werden im Modell abgebildet. Kreuzungspunkte werden als Gelenke modelliert.
• Zwischen 2 Kreuzungspunkten verhalten sich die Fasern wie Balken konstanter Länge
• Drapierung entsteht durch Änderung der Winkel zwischen Kett- und Schussrichtung → Chebishev-Netz
• Ein „seed-point“ und eine Startrichtung
müssen angegeben werden
Welche Angaben werden für die Drapiersimulation benötigt?
-Startrichtung
-Mapping Sequence
-Variationen
Wie kann die Drapierung getestet werden?
Pictureframe Test
>> Vorteil: Uniforme Schubspannung im gesamten Rahmen
>> Nachteil: Randeffekte, Faserausrichtung
Welche mechanismen können mit dem Pictureframe Test beobachtet werden? (Gelege/Gewebe)
-Verscherung
-Abgleiten zwischen Schuss und Kette
Wie werden Fasermatten charakterisiert?
-Reibverhalten zwischen den Faserlagen
-Zug- und Scherversuch
-Einflussgrössen: Halbzeug, Druck, Temperatur
Wie verhalten sich Fasermatten im Zugversuch?
elasto-plastisch
Wie lauft die Drapiersimulation im Ansys ACP ab?
Für die Drapierung werden Rhomben („unit cell“, zweites Netz) auf die Oberfläche abgelegt („pin joint net model“)
– Stäbe mit konstanter Länge, in den Ecken gelenkig verbunden
– Ablegen dieser unit cells auf der Oberfläche, wobei voller Kontakt mit der Oberfläche hergestellt wird
Was wird bei der Drapiersimulation berechnet?
Verscherungswinkel ß=90°-alpha
Es wird davon ausgegangen, dass bei ß>30-40°das sogenannte Interlocking auftritt (Fasern behindern sich gegenseitig bei der Verscherung)→ Faltenbildung
Welche Einschränkungen sind durch die Drapiersimulation von Ansys ACP gegeben?→
• Verrutschen der Fasern zueinander wird nicht berücksichtigt
• Es wird davon ausgegangen, dass die Querrichtung (2-Richtung) senkrecht zu den Fasern (1-Richtung) steht Die Voraussage ist nur zutreffend für leicht gekrümmte Oberflächen
• Die Modellierung basiert nicht auf tatsächlichen Effekten, sondern auf einem mathematischen Modell. Es ist deshalb mit erheblichen Einschränkungen in der Aussagefähigkeit zu rechnen, besonders wenn starke Drapierungseffekte auftreten.
Welche Möglichkeiten bietet die Drapiersimulation in Zukunft?
• Meso-scale Modellierung des Gewebes:
– Makro-scale: Scherung, Streckung/Dehnung, Biegung
– Meso-scale: Interaktion zwischen den Fasern, Interaktion zwischen Fasern und Bindefäden (fehlt im Makro-Bereich!)
• Möglichkeit zur Kopplung von Drapierungs- und Impactmodell
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Cartes-fiches
Definition Drapieren?
Aufbringen von flächigen Halbzeugen auf gekrümmte Oberflächen.
Auf welche Anforderungen hat die Drapierung einfluss?
-Material
-Prozess/ Prozessführung
-Betrieb
-Crash
Was sind die Motivationen für Drapierungs- und Preformsimulation?
-Reduktion des Verschnitts (Heute: ca.70%)
-Optimierung von Preformingprozessen (Ausdünnung/Versagen, Verscherung, Faltenbildung)
-Optimierung von Preformingwerkzeugen
Welches sind die Eigenschaften für die Kinematische Drapiersimulation
• Werkstoff ist undehnbar
• Es treten keine Diskontinuitäten auf
• Kein Faserrutschen an den Knotenpunkten
• Fasern werden im Modell abgebildet. Kreuzungspunkte werden als Gelenke modelliert.
• Zwischen 2 Kreuzungspunkten verhalten sich die Fasern wie Balken konstanter Länge
• Drapierung entsteht durch Änderung der Winkel zwischen Kett- und Schussrichtung → Chebishev-Netz
• Ein „seed-point“ und eine Startrichtung
müssen angegeben werden
Welche Angaben werden für die Drapiersimulation benötigt?
-Startrichtung
-Mapping Sequence
-Variationen
Wie kann die Drapierung getestet werden?
Pictureframe Test
>> Vorteil: Uniforme Schubspannung im gesamten Rahmen
>> Nachteil: Randeffekte, Faserausrichtung
Welche mechanismen können mit dem Pictureframe Test beobachtet werden? (Gelege/Gewebe)
-Verscherung
-Abgleiten zwischen Schuss und Kette
Wie werden Fasermatten charakterisiert?
-Reibverhalten zwischen den Faserlagen
-Zug- und Scherversuch
-Einflussgrössen: Halbzeug, Druck, Temperatur
Wie verhalten sich Fasermatten im Zugversuch?
elasto-plastisch
Wie lauft die Drapiersimulation im Ansys ACP ab?
Für die Drapierung werden Rhomben („unit cell“, zweites Netz) auf die Oberfläche abgelegt („pin joint net model“)
– Stäbe mit konstanter Länge, in den Ecken gelenkig verbunden
– Ablegen dieser unit cells auf der Oberfläche, wobei voller Kontakt mit der Oberfläche hergestellt wird
Was wird bei der Drapiersimulation berechnet?
Verscherungswinkel ß=90°-alpha
Es wird davon ausgegangen, dass bei ß>30-40°das sogenannte Interlocking auftritt (Fasern behindern sich gegenseitig bei der Verscherung)→ Faltenbildung
Welche Einschränkungen sind durch die Drapiersimulation von Ansys ACP gegeben?→
• Verrutschen der Fasern zueinander wird nicht berücksichtigt
• Es wird davon ausgegangen, dass die Querrichtung (2-Richtung) senkrecht zu den Fasern (1-Richtung) steht Die Voraussage ist nur zutreffend für leicht gekrümmte Oberflächen
• Die Modellierung basiert nicht auf tatsächlichen Effekten, sondern auf einem mathematischen Modell. Es ist deshalb mit erheblichen Einschränkungen in der Aussagefähigkeit zu rechnen, besonders wenn starke Drapierungseffekte auftreten.
Welche Möglichkeiten bietet die Drapiersimulation in Zukunft?
• Meso-scale Modellierung des Gewebes:
– Makro-scale: Scherung, Streckung/Dehnung, Biegung
– Meso-scale: Interaktion zwischen den Fasern, Interaktion zwischen Fasern und Bindefäden (fehlt im Makro-Bereich!)
• Möglichkeit zur Kopplung von Drapierungs- und Impactmodell
