خدمات

هیچ محصولی در سبد خرید نیست.

English

طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت | کاربرد CAE

طراحی و تحلیل مخازن تحت فشار کامپوزیتی به کمک CAE

طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت: امروزه طراحی مخازن تحت فشار کامپوزیتی بر اساس روش بار واحد طبق استاندارد صورت می‌گیرد.

روش قدیمی طراحی این تجهیزات بر اساس تنش مجاز بود که به سادگی با داشتن مقاومت نهایی کششی و تقسیم آن بر ضریب اطمینان, تنش مجاز طراحی بدست می‌آمد.

این روش با موفقیت در مخازن فلزی به کار گرفته شد و تلاش می‌شد که برای مخازن کامپوزیتی نیز بکار رود, پاسخ لازم گرفته شد, ولی در نظر گرفتن پارامترها و بهره‌گیری از تنوع ممکن در این سازه‌ها از طریق عملی ممکن نبود.

روش بار واحد بسیاری از نقاط ضعف روش‌های قدیمی را پوشانده و طراحی دقیق‌تری را با استفاده از فاکتورهای بسیاری که مواد کامپوزیتی در اختیار طراح قرار می‌دهند، به‌ انجام می‌رساند.

نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت

طراحی و تحلیل مخازن تحت فشار با نرم‌افزارهای شبیه‌سازی متنوعی قابل انجام است که در ادامه بهترین‌های آنها معرفی می‌شود.

نرم‌افزار تحلیل و طراحی PVElite

 بدون شک یکی از معروف‌ترین نرم‌افزارهای طراحی و تحلیل مخازن تحت فشار نرم‌افزار PVElite می‌باشد.

قابلیت‌های کلیدی این نرم‌افزار عبارتند از :

  • تحلیل مخازن تحت فشار
  • امکان بررسی و محاسبه ضخامت دیواره جهت اندازه‌گیری کمترین و بیشترین فشار
  • قابلیت کنترل ضخامت دیواره مخازن
  • محاسبه‌ انواع بارها و امکان ترکیب بارهای جانبی با فشار قابل تنظیم
  • امکان اعمال فشار دلخواه برای محاسبه‌ مقاومت اجزا و اتصالات
  • قابلیت کنترل، بررسی و محاسبه‌ ضخامت دیواره‌ مخازن جهت اندازه‌گیری میزان فشار
  • قابلیت محاسبه بار مرده برای هر المان و…

جهت طراحی قسمت‌های تحت فشار (Pressure Parts) در مخازن تحت فشار معمولا از کد ASME و در مورد قسمت‌هایی که تحت فشار نیستند (NonPressure Parts) استانداردهای سازه‌ای مانند AISC ،AISI و … استفاده می‌شود.

قطعات داخلی (Internals) مانند سینی (Tray) در برج‌ها (Towers) و Pass Partition در مبدل‌های حرارتی (S&T Heat Exchanger) عموما NonPressure Parts محسوب می‌شوند.

قوانین کد ASME Sec.VIII Div.I جهت طراحی اجزای تحت فشار بر مبنای تئوری ماکزیمم تنش (Max Stress Theory) می‌باشد.

در این تئوری، شکست ماده فقط به مقدار تنش عمودی وابسته است و تنش در سایر جهات در نظر گرفته نمی‌شود. این تئوری، ایجاد شکست در متریال‌های نرم را پیش‌بینی می‌کند اما برای متریال‌های ترد همیشه بدرستی عمل نمی‌کند.

تماس مستقیم

طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت در PVElite

بحث روز کاربرد کامپوزیت‌‌ها در مخازن تحت فشار ، استفاده از پوشش Cabon/Epoxy در مخازن می‌باشد. نرم‌افزار PVElite قابلیت تحلیل مخازن تحت فشار کامپوزیتی را دارد که با Seismic Loads و از طریق Response Mode.Factor (R) تحلیل انواع مخازن کامپوزیت (FRP، GFRP، HDPE و مواد مشابه) را انجام می‌دهد.

طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت با WoundSIM

WoundSIM یک نرم‌افزار جدید است که برای طراحی، شبیه‌سازی و بهینه‌سازی مخازن تحت فشار کامپوزیتی (COPVs) را  توسعه داده شده است.

با اینکه صنایع خودروسازی و هوافضا عمده مشتریان آن هستند اما نیروی دریایی ایالات متحده، مراکز تحقیقاتی مختلف و بخش آموزش و ذخیره هیدروژن از آن به عنوان یک ابزار طراحی سریع و کارآمد مخازن مورد استفاده می‌کنند.

تیم توسعه‌دهنده این نرم افزار همان تیم توسعه پلاگین WCM در شرکت سیمولیا است و هم اکنون توسط Dassault Systèmes ، Simulia QustomApps و S Vertical توسعه، پشتیبانی و نگهداری می‌شود.

اولین نسخه بتا در سال 2019 منتشر شد و ویژگی‌های اضافی دیگری در سال 2022 گنجانده شد.

WoundSIM، یک رابط گرافیکی برای مشاهده آنی layup ترکیبی به عنوان جدول لایه‌های ترکیبی استفاده می‌شود. ضخامت لایه به طور خودکار به همراه زوایای مختلف محاسبه می‌شود. خواص مواد نیز در سراسر COPV محاسبه و اختصاص می‌یابد، و یک رابط نرم‌افزار تحلیل اجزا محدود (FEA) کاربران را قادر می‌سازد تا یک مدل اجزا محدود FEM آماده اجرا برای ارزیابی پاسخ‌های حرارتی و مکانیکی COPV تولید کنند.

از جمله ویژگی‌ها و توانایی‌های نرم‌افزار WounSIM می‌توان به موارد زیر اشاره کرد :

  • قابلیت محاسبه بار مرده برای هر المان
  • پارامترهای طراحی جامع که امکان تغییر سریع شکل لایه را فراهم می‌کنند
  • یک رابط کاربری جامع و مستقل
  • پاسخ سریع رابط کاربری گرافیکی
  • رندر هوشمند layup برای انتخاب و شناسایی آسان لایه
  • تولید سریع و کاملاً خودکار مدل FE مخزن و پس پردازش
  • سازگاری کامل با Abaqus
  • تبدیل خودکار مدل‌های Abaqus WCM
  • سازگاری با Simulia Isight برای بهینه‌سازی پارامتریک پیشرفته
  • API عمومی XML برای اطمینان از سازگاری با سایر نرم‌افزارها یا ابزارها و فرمول‌های داخلی user
  • قابلیت‌های بهینه‌سازی پارامتریک مخزن برای کاهش وزن مخزن

پس از تعریف layup و visualize آن‌ها در رابط WoundSIM، کاربران می‌توانند هندسه مخزن و مدل‌های FEA مربوطه را برای انجام تمام شبیه‌سازی های مورد نیاز تولید کنند. مدل‌های تولید شده شامل هندسه لایه مخزن و تولید مش پیشرفته مخزن است.

خواص مواد تبدیل شده، مونتاژ خودکار با سایر اجزای مخزن، بارها و تعاریف شرایط مرزی، و امکان تولید مدل‌های دو‌بعدی، سه‌بعدی، پوسته‌ای و جامد . مدل‌های Abaqus/CAE نیز توسط کاربر قابل ویرایش و اصلاح هستند.

تمامی بارهای مورد نیاز برای طراحی مخزن را می‌توان بر روی مدل‌های FE تولید شده  از جمله فشار استاتیک/دینامیک ترکیدگی ، تجزیه و تحلیل انتقال حرارت، جابجایی دمای جفت، آزمایش افت دینامیکی و ضربه و ارزیابی چرخه‌ای و خستگی اجرا کرد.

پارامترهای تنش خرابی و کرنش خرابی نیز می‌توانند در تحلیل FE برای پیش‌بینی واقعی خرابی لایه‌های کامپوزیت گنجانده شوند. علاوه بر این، رابط WoundSIM-to-Abaqus تعدادی قابلیت یکپارچه پس پردازش مانند ترسیم مسیر تخصصی  (specialized path plotting)و ابزار ترسیم کانتور برای ارزیابی پاسخ سریع مخزن را فراهم می‌کند.

WoundSIM شامل یک کتابخانه سابروتین کامپایل شده است که به تمام مقادیر خروجی پس پردازش مخصوص کامپوزیت مانند زوایای winding، تنش‌ها و کرنش‌های ماتریس فیبر و پارامترهای آسیب دسترسی می‌دهد.

در انتها، WoundSIM قابلیت‌های مهندسی پیشرفته و الگوریتم‌های یکپارچه‌ای را ارائه می‌دهد که چندین قابلیت را برای طراحان مخزن کامپوزیتی و مهندسان شبیه سازی فراهم می‌کند.

برخی از قابلیت‌ها شامل طراحی پارامتری، طراحی آزمایش، محاسبات دسته‌ای، مطالعه تنوع هندسه مخزن، هماهنگی با سایر نرم‌افزارهای winding، هماهنگی مدل‌ها با مخازن تولید شده و پردازش تصاویر مخازن است.

طراحی و تحلیل مخزن تحت فشار کامپوزیت در فضای ابری CPVdesign

اگرچه این نرم‌افزار به اندازه نرم‌افزارهای قبلی توانایی‌های متعددی ارائه نمی‌دهد اما قابلیت انجام تحلیل‌ها در فضای ابری بدون نیاز به نصب ، آن‌را منحصربه‌فرد می‌کند. در سایت تولید‌کننده نرم‌افزار، چنین توضیحی را درباره CPVdesign ارائه می‌کند :

می‌توان از برنامه‌های کاربردی در tools section برای ارزیابی اولیه طرح و ایجاد بلوک ساختمانی برای طراحی استفاده کرد.

بخش تجزیه و تحلیل FE اجازه می‌دهد تا یک رویکرد گام به گام دقیق‌تر برای مدل‌سازی، ساخت و تجزیه و تحلیل ساختار مخزن تحت فشار کامپوزیتی با استفاده از تجزیه و تحلیل اجزای محدود ساختاری پیشرفته و غیرخطی ارائه دهد.

همه اینها در فضای ابری بدون نیاز به نصب نرم افزار توسط کاربر انجام می‌شود. پس از تکمیل طراحی، ترتیب لایه لایه بهینه‌شده را می‌توان برای تولید الگوهای winding برای کل مخزن استفاده کرد.

نرم افزار Mikrosam’s Winding Expert ™

افزار Mikrosams Winding Expert

نرم Winding Expert  محصول شرکت Mikrosam نرم‌افزاری تخصصی و user friendly است که همانطور که از اسمش پیداست برای تحلیل winding و پیش‌بینی مسیر آن توسعه یافته است. سایت سازنده ، نرم افزار را اینگونه معرفی می‌کند:

«Winding Expert™ نرم‌افزاری توسعه یافته توسط Mikrosam برای ایجاد، ویرایش و شبیه‌سازی برنامه‌های winding رشته است.

این نرم‌افزار کاربر پسند است که به طراح کامپوزیت اجازه انعطاف‌پذیری برای ایجاد برنامه‌های رشته پیچی که به طور کامل نیازهای محصول را برآورده می‌کند، می‌دهد. این نرم‌افزار برای لایه‌ها و برنامه‌های winding محیطی (حلقه ای)، مارپیچی، انتقالی و موارد تعریف‌شده سفارشی می‌تواند استفاده شود.

ویژگی‌های شبیه‌سازی مسیر سیم‌پیچ و شبیه‌سازی الگوی سیم‌پیچ ابزار قدرتمندی را برای ایجاد آسان و دقیق قطعات کامپوزیتی با استفاده از فناوری filament winding در اختیار طراح قرار می‌دهد.»

همچنین در ادامه درباره هماهنگی با نرم‌افزارهای تحلیل اجزا محدود اضافه می‌کند :« Winding Expertدارای یک ماژول برای فرستادن تمام داده‌های لازم به هر برنامه تحلیل المان محدود (FEA) است که برای محاسبه و تجزیه و تحلیل خواص مکانیکی محصولات رشته پیچی ضروری است.»

بنابراین مشکلی از بابت هماهنگی این نرم‌افزار با نرم‌افزار Abaqus وجود ندارد.

نرم‌افزار طراحی رشته TaniqWind Design

نرم‌افزار TaniqWind Design متخصص در کمک به مشتریان در بهینه‌سازی طرح‌های محصول و اتوماسیون فرآیندهای تولید است ؛ این شرکت عمدتاً بر صنعت لاستیک تمرکز دارد و از تجربیات گذشته خود در صنعت هوافضا برای تکمیل فناوری خود استفاده می‌کند.

علاوه بر این، TANIQ در محصولات ساخته شده با سنبه ، مانند شیلنگ‌های لایروبی، اتصالات انبساط، بسته‌بندی‌های بادی و سایر قطعاتی که به دلیل حجم کم و تنوع قطعات، اتوماسیون آن‌ها دشوار است، تخصص دارد. TaniqWind

Design یک گردش کار منطقی و کاربرپسند را در یک محیط CAD قابل تشخیص ارائه می‌دهد که به مهندسان اجازه می‌دهد تا به طور مستقیم با نرم‌افزار کار کنند تا بتوانند طرح‌های اساسی را بدون آموزش تخصصی ایجاد کنند.

این نرم‌افزار همچنین به کاربران با تجربه‌تر قدرت ایجاد طرح‌های قوی‌تر و پیچیده‌تر را با قابلیت‌ها و ویژگی‌های پیشرفته خود می‌دهد.

TANIQWind Design نرم‌افزاری قدرتمند برای طراحی قطعات کامپوزیتی رشته‌ای مانند لوله‌ها و مخازن تحت فشار می‌باشد.

اگرچه عملکردهای اصلی آن مشابه سایر نرم‌افزارهای رشته پیچ فیلامنت موجود در بازار است، بسیاری از این قابلیت‌ها توسط تیم نرم‌افزاری TANIQ بهبود یافته است.

TANIQWind حاصل 14 سال توسعه است و هنوز به طور فعال در حال توسعه است و در نتیجه بهبودها و توسعه‌های مستمر درحال انجام است.

قابلیت‌های کلیدی نرم‌افزار طراحی رشته TaniqWind Design

  • تولید سنبه یا Mandrel generation (پروفایل پیوسته)
  • قابلیت وارد کردن داده‌های Mandrel از جمله با فرمت dxf
  • هندسه Mandrel متقارن لوله ها و محورها
  • تولید‌کننده مسیر winding و الگو
  • مسیرهای پیچ‌در‌پیچ ژئودزیکی و غیر ژئودزیکی
  • مسیرهای curvature ثابت در سطح
  • رشته‌پیچ محیطی (حلقه ای).
  • رشته‌پیچی حلزونی
  • رشته‌پیچ لایه انتقال
  • مسیر پوشش
  • گزینه مسیر قطعه‌بندی‌شده برای طراحی مسیرهای پیچ‌در‌پیچ پیشرفته
  • مسیر پیچ‌در‌پیچ و شبیه‌سازی الگو
winding نرم افزار TaniqWind

بدون شک یکی از نرم‌افزارهای قدرتمند در بحث winding نرم‌افزار TaniqWind می‌باشد که محیط کاربرپسندی را نیز داراست و توانایی‌های قدرتمندی در توصیف پروفیل Mandrel و الگوریتم پوشش مسیر را دارد .

نرم‌افزار تحلیل و طراحی Altair ESAComp

Altair ESAComp نرم‌افزاری مستقل و stan-alone است که توانایی‌های پلتفرم Altair HyperWorks را با انجام تحلیل‌های کلاسیک سازه‌های ساخته شده از کامپوزیت‌های لایه‌ای افزایش می‌دهد.

Altair ESAComp در فازهای طراحی مفهومی و اولیه، و طراحی دقیق برای بالا بردن سطح تحلیل‌ها برای تایید طراحی نهایی استفاده می‌شود.

به ‌لطف توانایی ارتباط آن با نرم‌افزارهای المان محدود پرکاربرد، Altair ESAComp به خوبی در فرآیندهای طراحی جای می‌گیرد.

این نرم‌افزار توانایی‌های تحلیل وسیعی از جمله لمینیت‌های جامد ساندویچی و المان‌های ساختاری را داراست. همچنین ویژگی‌ دیگر قابل توجه آن دیتابیس متریال وسیع Altair ESAComp شامل مشخصات بیش‌از 1000 سیستم متریال مختلف تجاری است.

نرم‌افزار تحلیل و طراحی CADWIND

نرم‌افزار CADWIND به ادعای سازنده پیشرفته‌ترین نرم‌افزار شبیه‌سازی فرآیند filament winding در دنیا با بیش از 30 سال سابقه تحقیق و توسعه و پرکاربردترین است.

CADWIND فرآیند رشته‌پیچی را روی یک مدل کامپیوتری لاینر و ماشین رشته پیچی شبیه‌سازی می‌کند.

این نرم‌افزار الگوی رشته‌پیچی را برای هر هندسه لاینر محاسبه کرده و بطور اتوماتیک برنامه‌ی تولید قطعه را از 2 تا 6 محور برای هرنوع ماشین winding ایجاد می‌کند.

قابلیت‌های کلیدی نرم افزار تحلیل و طراحی CADWIND

مدل‌سازی فیزیکی : مهم‌ترین قابلیت CADWIND مدل‌سازی فیزیکی فرآیند رشته‌پیچی است. این مفهوم شبیه‌سازی خاص، که برای بیش از 20 سال به اثبات رسیده است، بسیار قوی‌تر از فرمول‌های هندسی تحلیلی است.

مدل‌سازی اصطکاک : شبیه‌سازی CADWIND شامل مدل‌سازی اصطکاک بین رشته و لاینر می‌شود. این اصطکاک امکان انحراف از مسیر جئواستاتیک (که کوتاه‌ترین مسیری است که بین دو نقطه روی یک سطح منحنی وجود دارد) را به آن می‌دهد و در نتیجه طیف وسیع‌تری از امکانات طراحی و تولیدی را می‌دهد. این ویژگی CADWIND را از هر پکیج نرم‌افزاری filament winding دیگر در بازار متمایز می‌کند.

هندسه‌های متقارن محور و غیر‌متقارن : این روش شبیه‌سازی به CADWIND اجازه می‌دهد تا لایه‌بندی فیبر را برای هندسه هر قطعه محاسبه کند: برای مثال هندسه‌های متقارن محوری ساده مانند لوله‌ها تا هندسه‌های غیر متقارن پیچیده مانند زانویی و اتصالات T.

هر ماشین یا ربات : CADWIND برنامه قطعه را تقریبا برای هر نوع از ماشین یا کنترلی تولید می‌کند.

شبیه‌سازی ماشین آنی : CADWIND به شما این امکان را می‌دهد تا فرآیند رشته‌پیچی را به طور کامل مشاهده کنید. این انیمیشن دینامیک و آنی از ماشین در حال پیچیدن الیاف به شما نشان می‌دهد. این به شما تصور بسیار بهتری از آنچه را که هنگام انتقال برنامه رشته‌پیچ به دستگاه انتظار دارید، می‌دهد. شما می‌توانید حرکات دستگاه و دینامیک آنها را مشاهده کنید، اگر برنامه رشته‌پیچ به آرامی اجرا شود، اگر محدوده یک محور فراتر رود، یا اگر چشم پرداخت با لاینر برخورد کند، قبل از اینکه اتفاق بیفتد.

دینامیک ماشین بهینه : CADWIND کنترل کاملی بر دینامیک حرکت ماشین می‌دهد. این امکان، بهینه سازی داده‌های کنترلی شما را با توجه به معیارهای مختلف فراهم می‌کند.

همچنین این نرم‌افزار ویژگی‌های مختلف دیگری را در اختیار می‌گذارد ، از جمله : تحلیل و طراحی، مدل‌سازی مطمئن (برای قسمت‌های با دیواره نازک یا چندلایه)، تغییرات زاویه winding ، لینک کردن و اتصال لایه‌های مختلف، قابلیت اتوماسیون و رابط کاربری قوی با امکانات متنوع .

نرم‌افزار تحلیل و طراحی ComposicaD ™

ComposicaD کلید طراحی موفق و تولید کارآمد قطعات filament wound است. این نرم افزار اجازه می‌دهد تا کل توالی لایه‌بندی را مدل‌سازی کرده و داده‌های عددی را برای FEA آماده کرد تا مطابق شرایط بارگذاری مختلف باشد. پس از بهینه‌سازی، کد کنترل ماشین‌های filament windings محاسبه می‌شود که منجر به حرکتی صاف و دقیق می‌شود.

رابط نرم‌افزار برای همه ماشین‌ها با همکاری همه تامین‌کنندگان تجهیزات اصلی توسعه یافته است. ComposicaD از سال 2010 ّبا استاندارد صنعت فعالیت دارد .

نرم‌افزار ComposicaD™ الگوهای winding را برای هر ماشین filament winding تولید می‌کند.

ماژول‌ها و پکیج‌های مجموعه ComposicaD امکان استفاده از سیم‌پیچ رشته‌ای برای:

  • لوله‌ها و مجرا‌ها،
  • مخازن و تانکرها،
  • هر نوع شکل دورانی،
  • سه‌راهی لوله و زانویی‌ها،
  • اسپارها،
  • و سایر اشکال هندسی.

طبق گفته سازندگان (SS&A) این نرم‌افزار کاملاً user-friendly طراحی شده است و باعث می‌شود برنامه‌نویس قطعه به سرعت قطعات را بسازد. این نرم‌افزار در سطح قطعه متمرکز است، نه در سطح لایه ، جایی که بسیاری از نرم‌افزارهای موجود امروزی متمرکز هستند.

بسیاری از رشته‌پیچ‌های رشته‌ای طیفی از لوله‌ها یا مخازن را می‌سازند که فقط از نظر طول یا قطر کلی متغیر هستند. با استفاده از ComposicaD، برنامه‌نویس قطعه، میز لمینت مورد نظر را می‌سازد – لایه‌های مختلف رشته‌پیچ محیطی، helical و انتقالی – و سپس می‌تواند طیف وسیعی از قطعات را به سادگی با تغییر طول و/یا قطر قطعه تولید کند.

ComposicaD به طور خودکار تمام لایه‌ها را دوباره محاسبه می‌کند تا قطعه جدید تولید شود.

نرم افزار ComposicaD از بسیاری از الگوریتم‌های بهبود‌یافته برای محاسبه مسیرهای فیبر و حرکات ماشین استفاده می‌کند. این یک پایگاه داده از مواد – تنظیمات باند‌ فیبر معمولی – که شامل پهنای باند، ضخامت باند، حداکثر پتانسیل لغزش، چگالی باند، هزینه و سایر پارامترها است را نگهداری می‌کند.

این پارامترها برای محاسبه وزن لمینت، طول الیاف مصرفی، و هزینه‌ها و همچنین زمان رشته‌پیچی، هم بر اساس کل قطعی و هم برای لایه‌های جداگانه استفاده می‌شود.

این نرم‌افزار خروجی ماشین را برای حداکثر شش محور حرکت تولید می‌کند – دوک(spindle)، کالسکه(carriage)، کالسکه متقاطع، چشم چرخان، محور انحراف(yaw axis) و محور عمودی. نزم‌افزار به طور خودکار افزایش ضخامت را محاسبه کرده و کانتور سیم پیچ را تنظیم می‌کند. سرعت سیم‌پیچ توسط شتاب‌ها و سرعت‌های ماشین از جمله سرعت فیبر کنترل می‌شود و می‌تواند تا محدودیت‌هایی که ماشین رشته پیچ هدف دارد تغییر کند.

نرم‌افزار تحلیل و طراحی مهندسی MF Wind

این نرم‌افزار توسط شرکت MFTech فرانسه تولید و استفاده می‌شود. این شرکت یک SME است که به یک شرکت با معیارهای جهانی در رشته‌پیچی فیلامنت تبدیل شده است. این شرکت خدمات تولیدی برای قطعات کامپوزیتی همچون لوله‌های مستقیم، مخروطی و مربعی شکل، مخازن، elbowها، هندسه‌های پیچیده، قراردادن الیاف و ماشینکاری کامپوزیت‌ها‌ ارائه می‌دهد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *