Mecânica Computacional e Deformação
Os materiais compósitos desempenham um papel crucial para aplicações leves, mas a análise de seu comportamento é desafiadora devido ao comportamento altamente anisotrópico e aos complexos mecanismos de dano que exibem. Os testes experimentais caros, demorados e muitas vezes impraticáveis para o estudo de compósitos podem ser complementados ou substituídos por simulação.
O módulo ElastoDict ajuda a caracterizar as propriedades mecânicas dos compósitos, para entender e otimizar o material usando simulações precisas na microestrutura 3D. Por exemplo, é possível realizar simulações de rigidez anisotrópica, danos e falhas de materiais, que também podem ser vistas diretamente em imagens de TC ao examinar materiais existentes.
Usar simulação para encontrar respostas para questões de propriedades mecânicas e deformações é fundamental não apenas para compósitos, mas também para materiais porosos. Por exemplo, o módulo ElastoDict pode ser usado para simular como a pressão de fixação altera a estrutura de uma camada de difusão de gás (GDL) em uma célula de combustível PEM ou como as propriedades de amostras de rochas mudam sob condições in-situ.
Exemplos de Aplicações
Tensão, dano e falha em um polímero reforçado com fibra de carbono
Curva tensão-tensão em um polímero reforçado com fibra de carbono
Tensão em laminado com escala
Rigidez dependente da direção em laminados
Características do ElastoDict
Três opções podem ser escolhidas no ElastoDict:
ElastoDict-AF See More
O AF calcula aproximações analíticas e limites para as propriedades elásticas lineares de microestruturas complexas. O cálculo é muito rápido, pois nenhuma equação diferencial parcial é resolvida e fornece uma primeira aproximação do comportamento do material.
ElastoDict-VOX
O VOX calcula com precisão as propriedades elásticas lineares de microestruturas complexas resolvendo a equação diferencial parcial correspondente na imagem ou modelo 3D. Os resultados incluem a tensão local de von Mises (revelando possíveis pontos de falha do material), o tensor de rigidez completo e as informações sobre o caráter ortotrópico, isotrópico transversal ou isotrópico do material, indicativo de propriedades direcionalmente dependentes. Além disso, muitas etapas de pós-processamento podem ser executadas nos resultados de VOX.
ElastoDict-LD
LD simula grandes deformações não lineares. Por exemplo, um experimento de tração padrão em uma direção arbitrária da microestrutura 3D pode ser configurado. Os modelos dos materiais constituintes podem conter danos, falhas, deformação plástica, efeitos viscosos e muito mais. Para modelar os materiais constituintes, o Abaqus UMAT pode ser usado para incluir todos os tipos de efeitos possíveis na simulação não linear.
Os resultados da simulação são, por exemplo, uma curva de tensão-tensão e informações locais sobre as regiões onde o dano ocorre e o material acaba falhando. Experimentos de carga cíclica ou experimentos de cisalhamento também são possíveis. A simulação LD também oferece estruturas 3D deformadas de cada etapa de deformação computada para visualização e análise posterior.
