Обработка композитов: моделирование драпировки тканей с обновленным законом поведения материала

При обработке композитов волокнистое армирование драпируется по сложным трехмерным геометриям, что приводит к локальным вариациям доли объема волокна и ориентации волокон, с последующим влиянием на проницаемость армирования при инфильтрации смолой и на свойства конечного композитного изделия. В работе представлены компьютерные моделирования драпировки тканей с использованием механического подхода конечных элементов. Ткань рассматривается как сплошной континуум с механическими свойствами и свойствами трения на интерфейсах. Задача решается методом явного динамического анализа конечных элементов. Для учета больших сдвиговых деформаций ткани при драпировке был сформулирован обновленный закон поведения материала на основе изменения направлений волокон. Модель была реализована в пользовательской подпрограмме и первоначально протестирована на кейсах простого плоскостного сдвига, где предсказания также сравнивались с экспериментальными данными из испытания на рамку для сдвига. Далее численные моделирования были сосредоточены на драпировке ткани в форму «шляпа», включающую в себя полусферическую чашку с широкой плоской кромкой. Предсказания сравнивались с результатами аналогичных моделирований без обновленного закона поведения материала, с экспериментальными данными и с предсказаниями алгоритма «рыбная сеть».