November 2010 126.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 1© VIRTUAL VEHICLECOMET K2 Competence Center - COMET K2 Forschu...
November 2010 226.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 2© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Ver...
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November 2010 526.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 5© VIRTUAL VEHICLEVerhältnis der Oberflächen = 67:1!Oberfläche ...
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November 2010 726.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 7© VIRTUAL VEHICLEorthotropes Material:...
November 2010 826.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 8© VIRTUAL VEHICLEQuelle: Ehrenstein, G.; Faserverbund-Kunststo...
November 2010 926.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 9© VIRTUAL VEHICLE1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden...
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November 2010 2326.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 23© VIRTUAL VEHICLEBeispiel Dachrahmen4. Beispielsimulationen
November 2010 2426.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 24© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenLaminataufbau: +45°/...
November 2010 2526.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 25© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenDarstellung der Kraf...
November 2010 2626.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 26© VIRTUAL VEHICLE4. Beispielsimulationenundrapiert drapiert
November 2010 2726.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 27© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-V...
November 2010 2826.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 28© VIRTUAL VEHICLEZusammenfassung:o die Steifigkeit und Festi...
November 2010 2926.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 29© VIRTUAL VEHICLEMehr Informationenwww.v2c2.at…bringing the ...
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Einsatz der Drapiersimulation mittels ANSYS Composite PrePost zur Erstellung von FE Crashmodellen aus endloserverstärkten Kunststoffen

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Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden
Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung
Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.0
Beispielsimulationen

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Einsatz der Drapiersimulation mittels ANSYS Composite PrePost zur Erstellung von FE Crashmodellen aus endloserverstärkten Kunststoffen

  1. 1. November 2010 126.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 1© VIRTUAL VEHICLECOMET K2 Competence Center - COMET K2 Forschungsförderungsprogramm - Gefördert durch das Österreichische Bundesministerium für Verkehr und Technologie (BMVIT),das Österreichische Bundesministerium für Bundesministerium für Wirtschaft, Familie und Jugend, (BMWFJ), die Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG),das Land Steiermark sowie die Steirische Wirtschaftsförderung (SFG)"Einsatz der Drapiersimulation mittels ANSYS Composite PrepPostzur Erstellung von FE-Crashmodellen aus endlosfaserverstärktenKunststoffen"Robert Szlosarek Clemens Rohne Dr. Thomas Karall
  2. 2. November 2010 226.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 2© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  3. 3. November 2010 326.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 3© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  4. 4. November 2010 426.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 4© VIRTUAL VEHICLE1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-VerbundenQuelle: Privataufnahme Thomas Karall
  5. 5. November 2010 526.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 5© VIRTUAL VEHICLEVerhältnis der Oberflächen = 67:1!Oberfläche = 6 mm²Oberfläche = 400 mm²10 µm1 mm³1 mm• Ein Werkstoff in Faserform hat eine vielfach höhere Festigkeit als dergleiche Werkstoff in jeder anderen Form.• Je dünner dabei die Faser, umso höher ist die Festigkeit.Verhältnis der Oberflächen =67:1!Faserverbundwerkstoffe sind die Paradewerkstoffe des Leichtbaus1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden
  6. 6. November 2010 626.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 6© VIRTUAL VEHICLE1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-VerbundenAnisotropes Materialverhalten
  7. 7. November 2010 726.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 7© VIRTUAL VEHICLEorthotropes Material:123123321123123322311333221123312211123123321100000010000001000000100010001GGGEEEEEEEEEisotropes Material:xyzxyzzyxxyzxyzzyxE)1(2000000)1(2000000)1(200000010001000111. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden
  8. 8. November 2010 826.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 8© VIRTUAL VEHICLEQuelle: Ehrenstein, G.; Faserverbund-Kunststoffe (2006)1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden
  9. 9. November 2010 926.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 9© VIRTUAL VEHICLE1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden1. 2.FF FF
  10. 10. November 2010 1026.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 10© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  11. 11. November 2010 1126.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 11© VIRTUAL VEHICLE2. Spezielle Anforderungen an die FE-ModellierungFaserorientierung in LS-DYNA:• Faserorientierung wird für das gesamte Bauteil angegeben• Definition eines globalen Vektors auf das BauteilBeispiel Halbkugel:UD-Gelege:
  12. 12. November 2010 1226.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 12© VIRTUAL VEHICLEUmsetzung in LS-DYNA2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung
  13. 13. November 2010 1326.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 13© VIRTUAL VEHICLEQuelle: Dong, L., Lekakou, C., Bader, M.G. : Processing of Composites: Simulations of the Draping of Fabrics with Updated Material Behaviour2. Spezielle Anforderungen an die FE-ModellierungLösungsmöglichkeitenjedes Einzelelement wird alsseperates Bauteil definiertmanuelle Definitionempirische AnsätzeFertigungssimulationautomatisierte Definitionanalytischen Ansätze
  14. 14. November 2010 1426.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 14© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  15. 15. November 2010 1526.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 15© VIRTUAL VEHICLE3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPostWas kann der ANSYS PREPPOST 13.0 (ACP)? ermöglicht DrapiersimulationDefinition des Faserwinkels für jedes Element einzelnDickenänderungen infolge Drapieren werden berücksichtigtEigenschaften des Gewebes werden berücksichtigtSchalen- und Solidelemente können drapiert werdenZuschnitt wird ausgegebenVorspannungen werden nicht abgebildetWas ist Drapieren?„ Als Drapierung bezeichnet man die Formänderung von zweidimensionalen Textilienund Fasermaterialien […], bei Anpassung an eine vorgegebene dreidimensionaleGeometrie.“
  16. 16. November 2010 1626.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 16© VIRTUAL VEHICLEWie wird die Drapiersimulation im ACP umgesetzt?Quelle: Lin et al.: Finite element modelling of fabric shear (2009)Quelle: Prododromou,Chen: On the relationship between shear angle and wrinkling of textile compositepreforms (1997)„Pin-Jointed-Net“ - Modell „Trellis“ - Effekt3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost
  17. 17. November 2010 1726.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 17© VIRTUAL VEHICLELaminataufbau: 0°/90°/90°/0°0°-Faserorientierung+45°-Faserorientierung90°-Faserorientierungvor Drapiervorgangnach Drapiervorgang0°- Schicht 90°- Schicht3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost
  18. 18. November 2010 1826.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 18© VIRTUAL VEHICLEScherung mit ACP:Scherung zeichnet sich an signifikanten Stellen ab0°-Faserrichtung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost
  19. 19. November 2010 1926.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 19© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  20. 20. November 2010 2026.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 20© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenHalbkugel [0°/90°]S , LS-DYNA
  21. 21. November 2010 2126.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 21© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenDarstellung der Kraft- und Energieaufnahme über dem Impaktorweg deutliche Unterschiede in Kraft- und Energieverlauf!
  22. 22. November 2010 2226.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 22© VIRTUAL VEHICLEundrapiert drapiert4. Beispielsimulationen deutliche Unterschiede im Versagensverhalten!
  23. 23. November 2010 2326.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 23© VIRTUAL VEHICLEBeispiel Dachrahmen4. Beispielsimulationen
  24. 24. November 2010 2426.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 24© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenLaminataufbau: +45°/-45°/0°/0°/0°/0°/0°/0°/-45°/+45°
  25. 25. November 2010 2526.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 25© VIRTUAL VEHICLE4. BeispielsimulationenDarstellung der Kraft- und Energieaufnahme über dem Impaktorweg undrapiertes Bauteil wird überschätzt!
  26. 26. November 2010 2626.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 26© VIRTUAL VEHICLE4. Beispielsimulationenundrapiert drapiert
  27. 27. November 2010 2726.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 27© VIRTUAL VEHICLEInhalt1. Orthotropie von Faser-Kunststoff-Verbunden2. Spezielle Anforderungen an die FE-Modellierung3. Möglichkeiten des ANSYS Composite PrepPost 13.04. Beispielsimulationen5. Zusammenfassung
  28. 28. November 2010 2826.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 28© VIRTUAL VEHICLEZusammenfassung:o die Steifigkeit und Festigkeit eines Bauteils aus Faser-Kunststoff-Verbunden wird primär durch die Faserorientierung bestimmt Faserorientierung muss in der Simulation korrekt abgebildetwerden, um eine ausreichende Prognosegüte zu erhalteno neben der Faserorientierung ändert sich auch die Laminatdickeinfolge des Drapierens kann durch ACP abgebildet werdeno Produktionsprozess kann in einem frühen Entwicklungsstadium aufFaltenbildung untersucht werdeno Möglichkeit der Bauteiloptimierung durch Simulation (VariationLaminataufbau, Faserorientierung, lokale Verstärkungen)5. Zusammenfassung
  29. 29. November 2010 2926.04.2012 7. CADFEM AUSTRIA USER`S MEETING 29© VIRTUAL VEHICLEMehr Informationenwww.v2c2.at…bringing the partstogether.Die Autoren danken dem „COMET K2 Forschungsförderungs-Programm“ des Österreichischen Bundesministeriums für Verkehr,Innovation und Technologie (BMVIT), des Österreichischen Bundesministeriums für Wirtschaft, Familie und Jugend (BMWFJ), derÖsterreichischen Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG), des Landes Steiermark sowie der Steirischen Wirtschaftsförderung(SFG) für die finanzielle Unterstützung.Robert Szlosarek robert.szlosarek@v2c2.atThomas Karall thomas.karall@v2c2.atClemens Rohne clemens.rohne@gmx.de
  30. 30. Kontaktieren Sie uns – wir helfen Ihnen gerne!CADFEM (Austria) GmbHWagenseilgasse 141120 WienTel. +43 (0)1 587 70 73 – 0E-Mail. info@cadfem.atWeb. http://www.cadfem.atImmer aktuell informiert – CADFEM Blog, Xing und Youtube-ChannelCADFEM Blog - Umfassend informiert• News zur FEM-Simulation - What‘s hot? What‘s new?• Video-Tutorials - ANSYS, LS DYNA & mehr• Hinter den Kulissen: CADFEM internCADFEM Youtube Channel - Tips & Trick• Video Tutorials - ANSYS Software und CADFEM ApplicationsCADFEM auf Xing - News kompakt• Vorschau auf Events & Seminare• Neue CADFEM Produkte• CADFEM JobbörseFragen? Interesse?

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